半数体育種法を用いた革新的なブドウ品種育成のための育種素材開発

利用单倍体育种方法开发葡萄创新品种育种材料

基本信息

批准号：
20K06036
负责人：
安田喜一
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我が国の大粒系ブドウ品種育成は高次倍数性に依存し、二倍体でもヘテロ性が高く、戦略的な育種が難しい。本研究は、さらなる革新的なブドウ品種を開発するため、産業的な波及効果の高い‘巨峰’と‘シャインマスカット’を供試し、実験Ⅰ：小粒種子の胚培養からの選抜（濃硫酸処理の強制休眠打破を検討したが、非効率であり試験を中断）、実験Ⅱ：葯培養、実験Ⅲ：軟X線照射花粉を用いた偽受精胚珠培養により、二ゲノム性半数体と半数体の作出を試みた。1年目は植物組織培養を介した半数体作出に必要不可欠な遺伝解析に用いるDNAマーカーの選定を試みた。その結果、Plant Genome Data Base japanで既に構築・公開されたものから、‘巨峰’と‘シャインマスカット’を含む近縁な品種間において複数のヘテロ性の高い多型をもつVCr3aとVChr13aを選定することができた。2年目は‘巨峰’と‘シャインマスカット’のNN基本培地上で葯培養を行い、両品種で多くのカルスを作出し、オーキシンは2,4-DよりNAA、ポリアミンはスペルミンで高いカルス形成率を示した。カルスのフローサイトメトリーでは一般の手法でピークが得られず、前述のSSRマーカーを用いた倍数性解析法を確立した。本手法により‘巨峰’カルスから二倍性半数体の可能性を示唆する1個体を見出せたが、脆弱な成長により枯死した。3年目は軟X線を照射した‘巨峰’と‘シャインマスカット’の花粉を用いて偽受精胚珠培養を行った。両品種とも0と500Gy照射より1,000と1,500Gy照射で顕著な花粉稔性の低下が観察された。一方、交配で得られた果実の種子形成に一定の差はなく、胚珠から植物体再生には至らなかった。併せて、MinIONを用いたナノポアシークエンスとRNAseqによりDNAマーカー開発のための生データを獲得でき、今後解析を進める予定である。

日本大粒葡萄品种选育依赖高倍性，即使是二倍体品种也存在高度异质性，战略选育难度较大。本研究中，为了开发出更具创新性的葡萄品种，我们对产业连锁效应较高的“巨峰”和“阳光玫瑰”进行了试验，并进行了实验一：从小种子胚培养中筛选（浓硫酸处理）。我们考虑打破休眠，但效率低下，测试被终止），实验二：花药培养，实验三：我尝试过使用软X射线照射的花粉通过假受精胚珠培养创建双单倍体和单倍体植物。第一年，我们尝试选择用于遗传分析的 DNA 标记，这对于通过植物组织培养生产单倍体至关重要。结果，我们从日本植物基因组数据库中已经构建并发表的品种中选择了在“Kyoho”和“Shine Muscat”等密切相关品种中具有多个高度异质性多态性的VCr3a和VChr13a。。第二年，我们在NN基础培养基上培养‘巨峰’和‘阳光麝香’的花药，两个品种都产生了较多的愈伤组织。生长素中NAA含量高于2,4-D，精胺中多胺含量较低。愈伤组织形成率较高。在愈伤组织流式细胞术中，使用常规方法无法获得峰，因此我们建立了使用上述SSR标记的倍性分析方法。使用这种方法，我们能够从“Kyoho”愈伤组织中找到一个个体，表明二倍体单倍体的可能性，但它由于生长脆弱而死亡。第三年，使用软X射线照射的“巨峰”树和“阳光麝香”树的花粉进行假受精胚珠培养。对于这两个品种，与 0 和 500 Gy 的辐照相比，1,000 和 1,500 Gy 的辐照观察到花粉育性显着下降。另一方面，通过杂交获得的果实之间的种子形成没有一定的差异，并且植物没有从胚珠再生。此外，我们还能够使用 MinION 通过纳米孔测序和 RNAseq 获得 DNA 标记开发的原始数据，并计划在未来继续进行分析。