脱粒性遺伝子の栽培化とイネの起源

脱落基因的驯化与水稻起源

• 批准号: 08F08512
• 负责人: 呉 健忠 (2009)
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: National Institute of Agrobiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08512/
• 关键词: 脱粒性; 栽培イネ起源; 塩基多様度; ゲノム進化; 自然変異; 祖先種野生イネ; 塩基配列多様性; 突然変異

脱粒性の減少または喪失は作物の栽培化の初期過程において最も重要な過程の一つである。近年の遺伝解析によって、イネの種子の脱粒性は複数の量的遺伝子(QTL)によって制御されていることが分かった。昨年度まで、作用力の最も大きい脱粒性遺伝子SH4(別名SHA1)領域の塩基配列の変異状況について一部の栽培品種及び祖先野生種系統(当所、または国立遺伝研が保有するコアコレクション)を用いて行った試験調査の結果、祖先野生種において、塩基配列が多様化しているのに対しで、アジア栽培イネにおいては、エクソン領域全ての塩基配列が完全に保存されていたことを明らかした。また、栽培イネ及び祖先野生種イネ集団間における周辺領域の塩基多様度(個々の発現遺伝子のイントロン部分)の比較では、SH4遺伝子を含むアジア栽培イネ染色体の約300kbの領域(特に下流側)が栽培化により強い選抜(selective sweep)を受けたことを示唆した。本年度は、栽培イネのSH4遺伝子のエクソン領域に起きた1塩基の非脱粒性突然変異の発生及び獲得(栽培化による選抜)過程(場所、時期)を分子生物学観点からより詳細に探って行くため、新たに入手した国際イネ研究所が保有する栽培イネ(62品種)及び祖先野生種イネ系統(15系統)を用いて、レトロポゾンやレトロトランスポゾンのマーカーによる系統樹解析及び鎧遺伝子と周辺領域の塩基配列の解読を重点的に進めてきた。得られた主な実績は次の通りである。1)集団遺伝解析の結果、5班遺伝子領域の塩基多様度の98%が野生種から栽培イネへの過程で既に喪失し、この遺伝子のアジアイネ栽培化過程及びゲノム進化に関る役割を分子生物学レベルで明らかにした。2)SH4遺伝子のハプロタイプ解析により、栽培イネと遺伝的に最も近い関係を示す野生種イネ6系統が発見され、周辺領域の塩基配列を比較した結果、SH4遺伝子の非脱粒性アリルは中国起源の野生イネに生じた自然変異で、初期の栽培化過程で人為的に選抜され昔の日本型イネに固定された後、交配などによってインド型イネに導入されたと推定でき、アシア栽培イネにおける多起源説を強く支持した。3)非脱粒性アリルにおける選抜の結果がアシア栽培イネ集団に対して、SH4遺伝子の周辺に少なくとも375kbのゲノム領域に遺伝的多様性の抑制をもたらし、将来における品種改良に重要なヒントを与えることができた。4)東南アジアの野生イネ系統から非脱粒性型のSH4遺伝子が検出され、栽培イネとの自然交雑による雑草化が現在も進んでいると思われた一方、雑草化したイネからは脱粒性型のSH4遺伝子も観察され、この地域のイネ直播地帯で収量減少に繋がる大きな原因の一つと考えられた。

减少或降解是作物驯化初期最重要的过程之一。最近的遗传分析表明，水稻种子的晶粒透明度由多种定量基因（QTL）控制。直到去年，直到去年，使用一些培养的品种和祖先野生物种线（由我们的机构或国家遗传学研究所拥有的核心收集（核心收集））涉及有关脱粒基因的核苷酸序列（也称为SHA1）地区的核苷酸序列（也称为SHA1）地区的突变状态，这是祖先序列的最高生物序列，同时又表明了祖先序列的野外物种。所有外显子区域的序列都是完全保守的。此外，比较栽培水稻和祖先野生水稻种群之间周围区域的核苷酸多样性（单个表达基因的内含子部分）表明，亚洲培养的大约300 kb（尤其是下游）的区域（尤其是下游）含有SH4基因含有SH4基因的染色体，其中含有SH4基因的含量强的圆顶范围。在今年中，为了更详细地探索单基碱基的突变的过程（位置和时间），从分子生物学的角度来详细介绍了在栽培大米的外显子区域中发生的，我们专注于使用循环层和转化层的层次层次的质量序列的生理树分析，并使用新的培养基序列化，并将其缩减为基础，并培养了层次的层次，并培养了层次的层次范围。 （62个品种）和祖先野生水稻菌株（15行）。获得的主要成就如下：1）由于人口遗传分析的结果，在5平方基因区域中，有98％的核苷酸多样性已经从野生物种到培养的水稻丢失，并且该基因在亚洲水稻和基因组进化过程中的作用在分子生物学水平上揭示了。 2）对SH4基因的单倍型分析揭示了六种野生水稻菌株与栽培大米表现出最亲密的遗传关系，并比较了周围地区的基本序列，并且估计据估计，SH4基因的非粒度等位基因是自然突变是自然突变，是从中国进行的，然后是野外的水稻，并在早期的域名中，是在早期的水稻中，是在较早的域名中，是固定的，源是固定的，源是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，是固定的，又是固定的。交配，强烈支持亚洲文化大米中多重基本起源的理论。 3）在非颗粒等位基因中选择的结果导致抑制了SH4基因至少375 Kb外围的基因组区域的遗传多样性，用于亚洲种植的水稻种群，为未来繁殖提供了重要的灵感。 4）在东南亚的野生水稻菌株中检测到了未颗粒的SH4基因，人们认为除草仍在与栽培大米的自然交叉中进行，而在杂草大米中也观察到了脱粒的SH4基因，这被认为是该地区水稻幼苗区域中产量下降的主要原因之一。

项目成果

Domestication process of Asian cultivated rice : evidence from the origin and spreading of non-shattering allele sh4

亚洲栽培稻的驯化过程：来自非破碎等位基因sh4的起源和传播的证据

• 发表时间: 2009
• 作者: Ito T;Zhu Z.;et al
• 通讯作者: et al

Selective impact on the genomic region of sh4 gene during rice domestication

水稻驯化过程中对 sh4 基因基因组区域的选择性影响

• 发表时间: 2009
• 作者: Zhu;Z.;et al
• 通讯作者: et al