タマネギの品種育成の効率化へ　画期的なDNA 多型分析手法を開発　農研機構2022年9月27日

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農研機構は、東北大学、山口大学、かずさDNA研究所、京都産業大学、龍谷大学、国立遺伝学研究所との共同研究で、巨大なゲノムのためDNA分析が困難だったタマネギで、染色体全体のDNA型の違いを効率的に分析できる手法の開発に成功した。同技術により、苗の段階で有用な形質を持つタマネギを選べるDNAの目印を迅速に開発でき、新品種の早期育成が期待できる。

図1：野菜品目におけるゲノムサイズの違い

これまで、病気に強い、収量が高いなどの望ましい形質をもつ野菜を選び出すには、たくさんの個体の栽培、形質の調査、有望な個体の選抜を繰り返すことが必要だった。また、新しい品種の育成には多くの労力と長い時間を費やしてきた。

品種育成の効率化には、DNA型の違い（DNA多型）を検出するDNAマーカーを開発し、活用することが有効。特に、特定の形質と関連したDNAマーカー（選抜マーカー）は、DNA多型によって特定の形質が優れた個体を苗の段階で判別できるため、様々な形質について開発が望まれている。

選抜マーカーの開発には、まず染色体全体のDNA多型を調べ、それらと形質データを照らし合わせて、目的の形質と関連するDNA多型の位置を特定する必要がある。近年は次世代シーケンサーの登場により、大量のDNA情報を安価に解読できるようになったため、染色体全体でのDNA多型の効率的な分析が可能に。多くの野菜品目において選抜マーカーの開発が飛躍的に進んでいる。

しかし、タマネギでは染色体全体でのDNA多型の分析は容易ではなかった。生物によって染色体全体のDNA情報であるゲノムサイズは、大きく異なるが、タマネギのゲノムサイズは野菜の中でも最大級で、その大きさはトマトの16倍もある。そのため、トマトなど他の品目で使われてきた手法を用いて、タマネギの染色体全体でのDNA分析を行う場合、解析に要する費用や時間が大幅に増加することが予想される。この手法でのタマネギのDNA分析は困難で、タマネギでは染色体全体でのDNA分析法が確立していないため、選抜マーカーの開発や育種利用が遅れていた。

そこで、農研機構をはじめとする共同研究グループは、タマネギにおいて、染色体全体のDNA多型を効率的に分析する方法の開発を目指した。まず、タマネギにある8本の染色体について、各々に均一に配置され、染色体全体をカバーしたDNAマーカーセットを作成。次に、次世代シーケンサーを利用し、これらのマーカーセットの全てのDNA多型を一度にまとめて分析する手法を試みた。

その結果、染色体全体のDNA多型を効率的に分析することに成功。この分析手法で得られた個体間のDNA多型と形質を照らし合わせれば、DNAマーカーセットの中から目的の形質と関連したDNAマーカーを特定でき、選抜マーカーとして利用できるようになる。

この技術は、タマネギでの選抜マーカーの開発を飛躍的に進め、育種の効率化および新品種の早期育成に貢献することが期待できる。

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