【研究領域課題番号】22H02318 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 育種 / 光応答 / バイオインフォマティクス

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】19H00938 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

人工知能 / 育種 / 多収 / ゲノム / 多型 / 成長モデル / 水稲 / イネ / GWAS / ゲノミック予測 / ビッグデータ / イネ育種 / 作物モデル

【研究成果の概要】

「人工知能」の育種への利用により品種育成を補助するシステムを開発を目指した．まず，（１）「表現型」の標準化として，イネ収量の野外ビックデータから，表現型である品種特性を作物モデルを用いて環境に対する回帰係数として抽出するプラットフォームの開発した．続いて，（２）「遺伝子型」の標準化として，163万箇所のSNPデータに基づく365品種/系統の遺伝子型プラットフォームを構築した．また，（３）「人工知能」での学習として，「シングル・エポック・ラーニング法」を提案した．最後に（４）既存のゲノミック予測法およびその作物モデルとの融合による基準精度の評価を行った．

【研究の社会的意義】

地球温暖化により気候変動が拡大する中，その変化に適応できる新品種の育成が喫緊の課題である．本研究では，イネをモデル植物として，過去に蓄積された野外ビッグデータを再利用する新たな整理方法を提案するとともに，その表現型情報と遺伝子型情報について人工知能を用いてはじめて解析した試みに位置付けられる．今後は，イネ以外のダイズやコムギなど他の作物への応用とともに，さらに発展的に蓄積されたデータを利用し，情報を再解析することで農業生産上に有用な遺伝子領域の特定や，将来の気象条件に合わせた新品種の開発に寄与することが期待される．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究領域課題番号】19H00937 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 小胞子 / 個体分化能 / 倍数化能 / 育種 / 葯培養 / イネ種間雑種 / 非還元減数分裂 / 雑種不稔性 / 育種基盤

【研究成果の概要】

本研究は、１）小胞子から個体分化を誘導するメカニズム、２）イネ小胞子から効率的に個体を再生するシステムの構築、３）イネ種間雑種の葯培養個体で誘導される倍数性の発生メカニズムの解明、４）イネ種間雑種の葯培養個体によって雑種不稔性を回避する遺伝機構の解析、５）葯培養個体から生じた倍数体種間雑種による新しい育種材料の開発、の5つの問題から構成されている。2020年度は主に２）と４）について進展があった。２）について本研究では、葯から抽出した小胞子を直接培養することによって効率的に植物体再生を行うことが可能かどうかをキタアケを用いて行った。培地を検討するため、葯より抽出した小胞子に対してN6液体培地とすべての成分を10倍希釈した1/10 N6液体培地を用いて培養を行った。興味深いことに希釈培地でもカルス形成が確認された。誘導されたカルスに対して再分化処理を行い、1/10 N6液体培地に由来するカルスにおいても植物体が再生された。カルス形成率に着目すると培地の濃度によるカルス形成率への影響はなかった。しかし、培養過程にある小胞子生存率は1/10 N6培地中で大きく低下することが確認された。このことから、希釈培地では、カルス形成に関与しない小胞子が死滅したことが考えられる。両培地において葯に由来するカルスは、360葯から280個以上誘導された。これらカルスの再分化実験では、1/10 N6培地に由来するカルスは、N6液体培地に由来するカルスの再分化率を大きく上回った（1/10 N6液体培地:21%、N6液体培地12%）。さらに再分化後の馴化段階での枯死率も1/10 N6培地に由来の個体が低く安定的だった（1/10N6液体培地: 6%、 N6液体培地:22%）。したがって、カルス誘導培地の違いにより、再分化の効率が異なることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)

【研究分野】育種学

【研究領域課題番号】24658003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

倍数体 / 発生・分化 / 植物 / イネ / 育種 / 遺伝学

【研究成果の概要】

イネの同質倍数体シリーズ（二倍体、三倍体、四倍体）をコルヒチン処理及び交雑により人工的に作出した。二倍体と四倍体における様々な表現型形質の比較によって、倍数化の効果を調査したところ、発育ステージによってその効果は異なることを示した。また四倍体では細胞分裂が減少し、いくつかのエピジェネテック関連遺伝子の発現量の増大が認められることが明らかとなった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)