図1 マーカー選抜を用いた連続戻し交配結果
成績概要書(2004年1月作成)
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課題分類： 研究課題：ダイズシストセンチュウ・レース1抵抗性に関するDNAマーカー選抜法の開発 (ダイズのシスト線虫抵抗性(レース1)DNAマーカーの開発 (平成11〜13年度)) (ダイズのDNAマーカー選抜による複合障害抵抗性系統の早期選抜(平成14〜15年度)) 担当部署：十勝農試・作物研究部・大豆科 担当者名： 協力分担： 予算区分：国費受託(DNAマーカープロジェクト) 研究期間：1999〜2003年度(平成11〜15年度) |
1.目的
ダイズシストセンチュウは大豆の土壌病害虫であり、その化学的、耕種的防除は困難であるため抵抗性品種が必要である。現在、道内で被害が拡大傾向にあるレース1への抵抗性は、関与する遺伝子座が4対(rhg1、rhg2、rhg3、rhg4)と多く、抵抗性の選抜には時間と労力がかかる。そこで、抵抗性選抜に用いるDNAマーカーを開発し、レース1抵抗性品種の早期育成のための選抜技術法の開発を行った。
2.方法
1)レース1抵抗性の遺伝解析：解析集団TC9703｢十系758号(感受性)×To-8E(PI84751由来レース1抵抗性)｣のレース1抵抗性検定を行い、遺伝様式を推定した。
2)マーカーの探索：QTL解析およびRILs(組換え自殖系統)によるグラフ遺伝子型の比較により、レース1抵抗性の4遺伝子座に連鎖する近傍マーカーを選定した。
3)マーカーの適用性評価：4領域の近傍マーカーの92品種･系統への適用性および｢下田不知系レース3抵抗性×レース1抵抗性｣の組合せにおけるマーカー選抜の適用性を評価した。
4)選抜技術の開発：rhg1､rhg4座の近傍マーカーを用いて｢下田不知系レース3抵抗性×レース1抵抗性｣の組合せのF2集団および連続戻し交配系統を選抜した。
5)DNAマーカー選抜の適用性と残された課題について検討した。
3.成果の概要
1) 解析集団のレース1抵抗性は、既存の報告どおり4遺伝子座支配(優性1対劣性3対)の遺伝様式に適合した。
2) QTL解析、RILsのグラフ遺伝子型の解析によりレース1抵抗性の4遺伝子座に連鎖すると考えられるマーカーを見いだした〔 rhg1座(連鎖群G)：Satt309、rhg2座(B1)：Satt359、rhg3座(D2)：Sat_022、rhg4座(A2)：Satt632〕(表1)。なお、rhg2とrhg3は暫定的な定義である。
3) 92品種・系統を用いて、レース1抵抗性4遺伝子座近傍のマーカーの適用性を検討した結果、rhg1座とrhg4座の近傍マーカーは適用性が高いと判断されたが、rhg2座とrhg3座の近傍マーカーは遺伝子型と抵抗性の適合度が低く適用性が低いと判断された。
4) rhg1座にはレース1抵抗性型とレース3抵抗性型の複対立遺伝子の存在が示唆された。
5) レース1抵抗性の4遺伝子座のうちrhg4座を除く3座がレース3抵抗性に関与すること、rhg1座にはレース1抵抗性型とレース3抵抗性型の複対立遺伝子が存在することから、｢下田不知系レース3抵抗性×レース1抵抗性｣の交配後代について、rhg1座とrhg4座の2領域の近傍マーカーで抵抗性個体を選抜可能であった。
6) ｢十系871号(レース1抵抗性)/十育233号//十育233号(下田不知系レース3抵抗性)｣のマーカー選抜を利用した連続戻し交配を行い(図1)、マーカー選抜したBC3F219個体中、抵抗性の14個体を得た(表2)。戻し交配の途中段階では、rhg4座はSatt632で選抜可能であったが、rhg1座はSatt309だけでなく、周辺マーカー(Satt163とSat_141)の遺伝子型についても確認して選抜する必要があった(表2)。
7) 上記のマーカー選抜法は、現状の選抜技術では連続戻し交配によるレース3抵抗性有望系統へのレース1抵抗性の早期導入に有効と考えられた。
表1 TC9703のQTLs(F2)とRILs(F2:6)のグラフ遺伝子型(抵抗性系統を抜粋)
| 連 鎖 群 |
マーカー | TC9703F2 | TC9703RILsF2:6(十系758号/To-8E)の系統番号 | |||||||||||||||||
| 距離 (cm) |
相加 効果 |
寄与率 (%) |
LOD | 84 | 91 | 131 | 206 | 238 | 51 | 121 | 158 | 67 | 79 | 178 | 192 | 98 | 72 | 遺伝子 座の 推定 |
||
| セルトレイ検定結果 | ﾚｰｽ1抵抗性 ﾚｰｽ3抵抗性 |
R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | S | S | S | S | |||||
| R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R | |||||||
| G Satt309 Sat_141 |
9.3 | -15.0 | 34 | 8.2 | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | rhg1 | |
| - | -14.9 | 31 | 7.4 | B | B | B | B | B | B | B | A | A | B | B | B | B | B | |||
| A2 Satt632 Sat_162 |
3.4 | -6.8 | 9 | 1.9 | B | B | B | B | B | B | B | B | B | B | A | A | A | A | rhg4 | |
| - | -6.2 | 8 | 1.6 | C | C | C | C | C | C | C | C | C | - | A | A | A | A | |||
| B1 Sat_123 Satt359 |
2.3 | -10.4 | 15 | 3.1 | C | C | C | C | C | C | C | C | C | A | C | C | C | C | rhg2 | |
| - | -9.9 | 13 | 2.8 | B | B | B | B | B | B | B | B | B | A | B | B | B | B | |||
| D2 Sat_022 Sct_220 |
13.3 | - | - | - | B | B | B | A | A | B | B | B | A | B | B | B | B | B | rhg3 | |
| - | - | - | - | B | B | B | B | B | B | B | B | A | A | B | B | B | A | |||
表2 BC3F1､BC3F2個体のグラフ遺伝子型とレース1抵抗性
| 系統番号 | rhg4 | rhg1 | ﾚｰｽ1抵抗性 | |||
| Satt632 | Sat_162 | Satt163 | Satt309 | Sat_141 | ||
| BC3F1-6-5 | H | C | H | H | H | - |
| BC3F2-6-5- 5 | B | C | B | B | B | S |
| 16 | B | C | B | B | B | R |
| 52 | B | C | B | B | B | R |
| 53 | B | C | B | B | B | R |
| 65 | B | C | B | B | B | R |
| 94 | B | C | B | B | B | R |
| 98 | B | C | B | B | B | R |
| 32 | B | C | B | B | H | R |
| BC3F1-6-6 | H | C | H | H | A | - |
| BC3F2-6-6- 4 | B | C | B | B | A | R |
| 43 | B | C | B | B | A | R |
| 51 | B | C | H | B | A | R |
| 56 | B | C | B | B | A | R |
| 60 | B | C | B | B | A | R |
| 107 | B | C | B | B | A | R |
| 123 | B | C | B | B | A | R |
| 33 | B | C | B | B | A | S |
| 55 | B | C | B | B | A | S |
| 127 | B | C | B | B | A | S |
| 132 | B | C | B | B | A | S |
図1 マーカー選抜を用いた連続戻し交配結果
4.成果の活用面と留意点
1) 本研究で開発したマーカー選抜法は、rhg1座とrhg4座の近傍マーカーを用いた「レース3抵抗性(繰り返し親)×レース1抵抗性(供与親)」の組合せの連続戻し交配に有効である。
2) 今回得られた結果は「PI84751」に由来するレース1抵抗性を用いた技術である。
3) 本研究の中でマーカー選抜したレース1抵抗性個体は、育種素材または育種材料として利用可能である。
5.残された問題とその対応
1) F2集団など、2,000個体以上で選抜を行う場合は、さらにマーカー選抜作業行程の効率化が必要であり、DNA抽出、マーカー検出など作業行程の効率化を検討する。
2) 「レース1抵抗性×感受性」の組合せへの適用には、rhg2座およびrhg3座に連鎖するマーカーの高精度化およびrhg1座およびrhg4座に連鎖するマーカーのさらなる高精度化が必要であり、他研究機関の協力と連携を得て実施する計画である。