Genetic study on heading time instability by field multi-omics analysis in wheat and barley

通过田间多组学分析小麦和大麦抽穗时间不稳定性的遗传研究

基本信息

批准号：
22H02314
负责人：
加藤鎌司
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

先行研究において、コムギ系統「超極早生」の出穂期不安定性に関わる早生遺伝子PCL1（概日時計遺伝子）がデュラムコムギの超極早生化に利用可能なことを明らかにした。ただし、「超極早生」由来のPCL1を保有するにもかかわらず超極早生を示さない系統が存在したことから、PCL1と相互作用して超極早生化を可能にする新規早生遺伝子exh-2がデュラムコムギにも存在することが明らかになった。exh-2が分離すると考えられたデュラムコムギ集団を用いたDArT-seqバルク分離分析では、exh-2の候補領域として6A染色体短腕、6B染色体短腕を検出している。両領域に座乗するDNAマーカーを新たに開発して詳細に解析した結果、マーカー遺伝子型間で平均出穂日が有意に異なることが確かめられた。両染色体領域における早生遺伝子の報告はなく、新規遺伝子である可能性が高い。オオムギの出穂期関連遺伝子が生長相転換および生殖成長に及ぼす影響はあまり明らかになっていないため、二条品種「ユメサキボシ」と六条品種「早木曽2号」の遺伝的背景を有する準同質遺伝子系統（各4系統）を国内3地点で圃場栽培し、幼穂形成ステージ、幼穂長、及び主茎長を調査した。その結果、春播性遺伝子Vrn-H1と光受容体遺伝子HvPhyCは全ての形質において相互作用が見られた。一部の系統ではこれら3形質の進展と出穂の早晩が対応しなかったことから、幼穂形成の進展と出穂期を別々に制御して出穂期安定化を図る可能性が示唆された。国内3地点における遺伝子の効果は類似していたが、岡山、つくばと比べて上越ではVrn-H1の効果が大きかった。

在之前的研究中，我们揭示了早熟基因PCL1（生物钟基因），该基因与小麦品系“超早”抽穗期的不稳定有关，可用于使硬粒小麦变得极其优质。早熟。然而，由于存在尽管具有源自“超早熟”的PCL1但并未表现出超早熟的品系，因此新的早熟基因exh-2与PCL1相互作用而实现了超早熟，据了解，该基因也存在于硬质小麦中。使用被认为分离了 exh-2 的硬粒小麦群体进行的 DArT-seq 批量分离分析检测到 6A 号染色体的短臂和 6B 号染色体的短臂作为 exh-2 的候选区域。对位于两个地区的 DNA 标记进行新开发和详细分析的结果证实，标记基因型之间的平均抽穗日期存在显着差异。两个染色体区域都没有早熟基因的报道，因此它很可能是一个新基因。由于大麦抽穗期相关基因对生育期转变和生殖生长的影响尚不十分清楚，我们以二行品种“梦崎星”和六行品种的遗传背景培育了准等基因系。品种“Sakiso No. 2”（各 4 系）在日本的三个地点进行田间栽培，并对穗形成阶段、穗长度和主茎长度进行了调查。结果，在所有性状中都观察到春播基因Vrn-H1和光感受器基因HvPhyC之间的相互作用。在一些品系中，这三个性状的发育与抽穗早/晚并不对应，这表明通过单独控制穗形成进度和抽穗期来稳定抽穗期的可能性。该基因在三个国内地点的影响相似，但 Vrn-H1 在上越的影响大于冈山和筑波。