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植物遺伝育種学 (Plant Genetics and Breeding)

植物の遺伝的多様性に関する分子遺伝学的解析と育種への応用

教員

Kenji KATO教授: 加藤 鎌司 Prof. Dr. Kenji KATO
E-mail: kenkato@ (@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 植物育種学
作物遺伝資源(コムギ・メロン)の多様性に関する遺伝学的研究, 作物の実用形質に関する遺伝学的解析及び選抜DNAマーカーの開発
Hidetaka NISHIDA准教授: 西田 英隆 Assoc. Prof. Dr. Hidetaka NISHIDA
E-mail: hnishida@ (@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 植物育種学
作物遺伝資源(コムギ)の多様性に関する遺伝学的研究, 作物の実用形質に関する遺伝学的解析及び選抜DNAマーカーの開発

主な研究テーマ

 爆発的増加を続ける世界人口を支える食糧生産と環境保全型農業との両立を図る上で,作物の品種改良が果たす役割は大きい.本分野では作物育種・遺伝的改良 に関わる基礎・応用研究及び実践的教育を行っている.世界的にもユニークなコムギ・メロンの遺伝資源コレクションを保有し,作物進化・多様性の解明,新規 有用遺伝子の開発を行うとともに,実用形質(コムギの春化要求性・感光性やメロンの花の性決定・耐病性など)の分子遺伝学研究を行っている.

コムギの適応と分化に関する遺伝学的解析

 世界各地の在来コムギや野生種の出穂期関連諸特性を解析し,また補足遺伝子,同位酵素やDNAマーカー等の適応的に中立と考えられる遺伝子についても解析 し,世界のコムギにおける適応と分化について検討している.現在,最も注目しているのは中国であり,数次にわたる現地調査も行っている.また,時代による 変遷を明らかにするために,遺跡から出土したコムギ種子のDNA解析も行っている.

コムギの穂
ムギ類における出穂期関連遺伝子の分子遺伝学的解析

 コムギ,オオムギ品種の適応力に重大な影響を及ぼす出穂時期に関する遺伝学的解析の一環として,出穂期関連遺伝子の同定及びクローニングなどを行っている.現在,最も注目しているのは低温要求性(播性),日長反応性に関与する遺伝子群である.前者に関しては,秋播型から春播型への進化を分子レベルで明ら かにしている.後者に関しては,新規の不感光性遺伝子のクローニングに取り組んでいる.

秋播型コムギと春播型コムギ
メロンの多様性,起原と分化に関する分子遺伝学的解析

 弥生時代にわが国に導入されたといわれるマクワ・シロウリは東アジアに固有のメロンである.同位酵素やDNAマーカーを利用した解析により,これらのメロ ンがインド東部の小粒系メロン(種子が小さい)から分化したことを明らかにした.では,インド東部の小粒系メロンの起原は? そもそも,栽培メロンの起原 は? これらの謎を解明すべく,細胞質ゲノムの多様性解析を行っている.

世界の多様なメロン
メロンの実用形質に関する分子遺伝学的解析

  SSRマーカーを利用したF1種子の純度検定法,RT-PCR法を利用したウィルス感染種子の検定法などを開発し,実用化している.現在の検討課題は, (1)耐病性遺伝資源の新規開発,(2)耐病性,性表現や果実の貯蔵特性などの実用形質に関する分子遺伝学研究,DNA選抜マーカーの開発,及び (3)SSRなどのDNAマーカーを用いた染色体地図の作成である.

メロンの日持ち性

メロン果実の日持ち性(貯蔵性)の
多様性

研究業績リスト

・Inoue Y, Vy TTP, Yoshida K, Asano H, Mitsuoka C, Asuke S, Anh VL, Cumagun CJR, Chuma I, Terauchi R, Kato K, Mitchell T, Valent B, Farman M, Tosa Y : Evolution of the wheat blast fungus through functional losses in a host specificity determinant. Science, 357, Issue 6346,80-83 (2017)
・Mizuno N, Kinoshita M, Kinoshita S, Nishida H, Fujita M, Kato K, Murai K, Nasuda S:Loss-of-function mutations in three homoeologous PHYTOCLOCK 1 genes in common wheat are associated with the extra-early flowering phenotype. PLoS One, 11, e0165618 (2016)
・Tanaka K, Stevens C, Iwasaki S, Akashi Y, Yamamoto E, Dung TP, Nishida H, Fuller DQ and Kato K:Seed size and chloroplast DNA of modern and ancient seeds explain the establishment of Japanese cultivated melon by introduction and selection. Genet Resour Crop Evol, 63:1237-1254 (2016)
・Kippes N, Debernardi JM, Vasquez-Gross H, Akpinar BA, Hikmet B, Kato K, Chao S, Akhunov E and Dubcovsky J:Identification of the VERNALIZATION 4 gene reveals the origin of spring growth habit in ancient wheats from South Asia. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 112, E5401-E5410 (2015)
・Kippes N, Zhu J, Chen A, Vanzetti L, Lukaszewski A, Nishida H, Kato K, Dvorak J and Dubcovsky J: Fine mapping and epistatic interactions of the vernalization gene VRN-D4 in hexaploid wheat. Mol. Genet. Genomics 289, 47-62 (2014)
・Nishida H, Ishihara D, Ishii M, Kaneko T, Kawahigashi H, Akashi Y, Saisho D, Tanaka K, Handa H, Takeda K and Kato K: Phytochrome C is a key factor controlling long-day flowering in barley (Hordeum vulgare L.). Plant Physiol. 163, 804-814 (2013)
・Nishida H, Yoshida T, Kawakami K, Fujita M, Long B, Akashi Y, Laurie DA and Kato K: Structural variation in 5’ upstream region of photoperiod-insensitive alleles Ppd-A1a and Ppd-B1a identified in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.), and their effect on heading time. Mol. Breed. 31, 27-37 (2013)
・Tanaka K, Akashi Y, Fukunaga K, Yamamoto T, Aierken Y, Nishida H, Long CL, Yoshino H, Sato YI and Kato K: Diversification and genetic differentiation of cultivated melon inferred from sequence polymorphism in the chloroplast genome. Breed. Sci. 63, 183-196 (2013)
・Seki M, Chono M, Nishimura T, Sato M, Yoshimura Y, Matsunaka H, Fujita M, Oda S, Kubo K, Kiribuchi-Otobe C, Kojima H, Nishida H and Kato K: Distribution of photoperiod-insensitive allele Ppd-A1a and its effect on heading time in Japanese wheat cultivars. Breed. Sci. 63, 309-316 (2013)

卒業生・修了生進路

・大学院進学(岡山大,京都大など)
・大学教職員(鹿児島大,弘前大),地方公務員(農業職(滋賀,福岡,高知,大分など))
・種苗会社(タキイ,萩原農場,小林種苗,タカヤマシードなど),食品会社(サッポロビール,ヤマザキパン,カバヤ)
など

外部リンク

収穫祭ポスター