水稲品種改良の現状と今後の方向
農研機構・作物研究所・ 稲育種研究室 安 東 郁 男 1 2 3 4 M 495 bp 612 bp 770 bp 1057 bp Stva Stvb pi21 Pit Piz, Piz-t Bph10 Bph16 bph11(t)•コメ需要の停滞
[一人当たり消費量 =
59.7kg (2003)
ピーク時=118kg (1964)
]
•生産農家の高齢化・減少
•生産コストが高い
•多様性の喪失
日本の稲作の問題点
日本の稲作の問題点
表１．作付け上位の水稲品種（2002年）
品種名 作付面積 割合 育成年 交配組合せ （1000ha） （％） 1 コシヒカリ 546.3 36.7 1956 農林２２号／農林１号 2 ひとめぼれ 147.6 9.9 1991 コシヒカリ／初星 3 ヒノヒカリ 145.9 9.8 1989 黄金晴／コシヒカリ 4 あきたこまち 122.9 8.3 1984 コシヒカリ／奥羽292号 (64.7%) 5 きらら３９７ 71.3 4.8 1988 しまひかり／キタアケ （上位５位品種合計） 69.4 6 キヌヒカリ 54.9 3.7 1988 収2800／北陸100号//北陸 96号 7 はえぬき 43.6 2.9 1991 庄内２９／あきたこまち 8 ほしのゆめ 27.3 1.8 1996 あきたこまち／道北48号// きらら397 9 つがるロマン 18.5 1.2 1995 ふ系141号／あきたこまち 10 ササニシキ 18.1 1.2 1963 奥羽224号／ササシグレ （上位１０位品種合計） 80.3米政策改革大綱 生産者主体の生産調整 消費者・実需者のニーズの多様化 品種・技術について生産者の選択肢を拡大する必要 生産（環境）の安定のため に多様な品種、作付体系、 栽培技術が必要
多様な品種、栽培技術の開発
売れる米への 作付け集中 地域の特色ある農業の展開国の稲育種組織
国の稲育種組織
● ● ● ● 北海道農研 東北農研 作物研究所 中央農研 （北陸） 近畿中国四国農研 九州沖縄 農研 ● ● ● ● ● ● ● ● 北海道立上川農試 青森県農林総合 研究センター（藤坂） 宮城県古川農試 ● ● 茨城県農総センター 鹿児島県農試 宮崎県総農試 愛知県農総試 （山間） 福井県農試 ● 農業生物資源研究所 ● 国際農研センター（沖縄） ● （独）農業・生物系特定産業技術研究機構 ● 指定試験地（道県） ● 育種支援機関 独立行政法人農業・生物系 特定産業技術研究機構には 全国に６カ所の育成地があり、 主に新規形質の導入や中間 母本・先導的品種の開発を 地域毎に行っています。また 指定試験地では立地条件を 生かした実用品種の開発を 主な役割としており、水稲７、 陸稲１試験地（茨城）が指定 されています。この他に（独） 農業生物資源研究所に放射 線育種場とジーンバンクがあ り、（独）国際農林業研究セン ター沖縄支所は世代促進で 育種事業をバックアップして います。直播栽培向け品種の開発
稲作の規模拡大、省力化・低コスト化のため直播
栽培技術の確立を国を上げて推進中
種々の播種機、直播向けの除草剤が開発され
たが、直播向けの品種が少ない。
代表的直播向け品種：
どんとこい、いただき、ミレニシキ、はなえまき
課題：さらに低温苗立ち性や倒伏性に優れ、直
播で多収・良質・良食味の品種の開発が急務。
低温初期伸長性中間母本系統
低温初期伸長性中間母本系統
北海ＰＬ８
北海ＰＬ８
15℃で40日育苗後の苗 ゆきまる きたいぶき 北海ＰＬ８ Arroz da Terra押し倒し抵抗値の測定
インド型あるい は熱帯ジャポニカ の新草型（NPT） 系統に由来する 耐倒伏性を導入 中。 「タカナリ」よりも ２倍程度押し倒し 抵抗値が大きく 乾物生産性の高 い「関東飼２２５ 号」を育成。年次 品 種 作付け面積 葉いもち 穂いもち トヨニシキ １４９千ha ３ ３ ササニシキ １１７ ６ ７ １９７５ キヨニシキ １０６ ４ ５ レイメイ ６５ ３ ３ ササミノリ ３０ ３ ４ フジミノリ ２６ ３ ３ 加重平均 ３．９ ４．４ ひとめぼれ １１７ ６ ５ あきたこまち １０２ ５ ６ ササニシキ ７４ ６ ７ １９９５ むつほまれ ４７ ４ ４ コシヒカリ ３７ ７ ７ はえぬき ３１ ５ ５ 加重平均 ５．５ ５．７ 東北地域の主要品種のいもち病抵抗性 （東 1996）
いもち病抵抗性品種
①圃場抵抗性の付与が育種の基本。
例：こころまち、おきにいり、まなむすめ、じょう
でき、いなひかり、ちゅらひかり
②真性抵抗性を利用したマルチライン品種
例：ササニシキBL, コシヒカリ新潟BL1-4号、
コシヒカリ富山BL1-4号、 あいちのかおりSBL、コ
シヒカリ愛知SBL
③縞葉枯病抵抗性と連鎖する穂いもち抵抗性
の利用
例：朝の光、月の光、祭り晴、こいごころ など
いもち病・縞葉枯病に強く良食味の
有望系統「関東２０９号」
60 70 80 90 100 60 70 80 90 100 対照品種 関東2 09 号 サタケトーヨー ニレコ（味度） ニレコ（HON値） ケット ○関東２０９号は、いもち病と縞葉枯病に抵抗性であり、かつ食味の優れ る系統です。稲麦二毛作用として来年の品種登録を目指しています。 図 食味計による食味測定結果病虫害抵抗性品種（続）
＜紋枯病＞
①実用的抵抗性品種無し。
②遺伝資源としてはTe –tep由来のWSS系統
の報告（和佐野ら1985）などわずか。
＜白葉枯病＞
①発生が減少。
②圃場抵抗性の利用（
あそみのり、みやこ95等
）
＜縞葉枯病＞
①Modan 由来の抵抗性品種が多数育成。抵抗
性の崩壊も無し。
病虫害抵抗性品種（続）
主な害虫はトビイロウンカ、ツマグロヨコバイ、カメムシ類、ニカメイガ ＜トビイロウンカ＞ 外国稲や野生稲由来の抵抗性遺伝子があり、導入中。実用品種無 し。 ＜ツマグロヨコバイ＞ 萎縮病を媒介。例：大地の風 病虫害抵抗性品種（続） ＜カメムシ類＞ ①高温年の多発に伴い問題化 ②北海道では割籾発生率とカメムシによる斑点米発生に相関がある。 ③その他抵抗性遺伝資源の報告少ない。 ＜ニカメイガ＞ ①発生減少。 ②質的な抵抗性品種無し。耐冷性品種・高温耐性品種
• 耐冷性品種 冷害を被ると収量が下がるだけでなく、 米の品質・食味も劣化 北海道では、ほしのゆめが強、初雫が極強 東北では、ひとめぼれ、はえぬきなどは極強 コシヒカリも極強 課題：平成５年クラスの冷害に耐えうる品種の育成 ・高温登熟性品種 高温で登熟すると、背白、基白が発生し、米の品質が悪くなる。 日本品種では、 ふさおとめ、ハナエチゼン、てんたかく などは強、 初星 は弱。インド型品種に強いものがある。 課題：収量性、穂発芽耐性、耐虫性等も考慮した高温耐性良食味品 種の育成耐冷性検定（冷水掛け流し・北農
研）
表４．全国の水稲の平年反収 年次 平年反収（kg/10a）
1965
403
1970
431
1975
450
1980
471
1985
481
1990
494
1995
501
2000
518
農林水産先端技術産業 振興センター（2001） 「これまでの技術開発施策 に対する評価調査研究」 1975年～1998年の 反収向上 ＝11.7%（62kg/10a） この間の滋賀県に おける「日本晴」の 反収向上＝8.9% 以上の差＝2.8% ＝品種による効果超多収品種
• 多収による米の低価格化
現状
：原料用として、一般品種より２０－３０％
多収の
タカナリ、ハバタキ
などがある。
実際の栽培はほとんど無い。
民間育成の多収良食味ハイブリッド品種
みつひ
かり2003,2005
がある。
課題：タカナリ、ハバタキ並で業務用等に利用で
きるレベルの食味・品質を有する品種。タカナリ、
ハバタキを明らかに上回る多収性を持つ品種。
超多収品種
課題
：
タカナリ
、
ハバタキ
を明らかに上回り、安定し
て１ｔ／１０a以上の多収品種。
表ー１ 超多収品種の収量性 品種名 栽培場所 年次 最多収事例の 年次平均(kg/10a) 昭和56年平年 収量(kg/10a) 同上 50%増 ふくひびき 東北農試 平成3-6 833 563 845 ハバタキ 北陸農試 昭和60-63 803 503 755 タカナリ 農研センター 平成2-6 852 446 669 アケノホシ 中国農試 昭和57-63 744 465 698 椛木伸幸.1999.需要拡大のための新形質水田作物の開発. 農林水産技術会議事務局 から作表新形質米・多用途利用
ー米商品の多様化ー
新形質米品種の開発
• 低アミロース米 ミルキークイーン、スノーパール 彩、はなぶさ、柔小町、ミルキープリンセス 朝つゆ、おぼろづき • 高アミロース米 ホシユタカ、ホシニシキ • タンパク改変米 低グルテリン エルジーシー１、LGCソフト、春陽、エルジーシー 活、エルジーシー潤 低グロブリン フラワーホープ • 有色素米 朝紫、おくのむらさき ベニロマン、紅衣 • 巨大胚米 はいみのり、めばえもち • 香り米 サリークイーン、プリンセスサリー、キタカオリ • 大粒米、小粒米 オオチカラ、関東170号 課題：機能性を中心とした形質向上や新たなジャンルの形質の開拓が必 要。最近育成された主な低アミロース米品種 はなぶさ （平成10年） 北海道農研セ 彩 （平成3年） 北海道立上川農試 あやひめ（平成13年） 北海道立上川農試 ソフト158 （平成7年） 中央農研 朝つゆ （平成13年）中央農研 まどか180 （平成12年） 青森藤坂支場 たきたて（平成13年）宮城県古川農試 スノーパール（平成10年）東北農研セ シルキーパール（平成13年）東北農研 さわぴかり （平成11年) 群馬県農試 ねばりごし (平成10年) 長野県農事試 ミルキークイーン（平成7年） 作物研 ミルキープリンセス（平成15年) 作物研 ねばり勝ち（平成6年）キリンビール いわた15号（平成13年）日本たばこ LGCソフト（平成14年） 近中四農研セ 柔小町（平成11年) 九州農研セ ゆきのはな（平成16年）青森県藤坂支場 シルキーパール（平成13年）東北農研セ みやゆたか（平成１６年）宮崎総農試 おぼろづき(平成15年)北海道農研セ
アミロ ース 含 量 の 品 種 比 較 0 5 10 15 20 25 も ち 品 種 ス ノ ー パ ー ル ミ ル キ ー ク イ ー ン あ や ひ め 彩 お ぼ ろ づ き コ シ ヒ カ リ 日 本 晴 き ら ら ３ ９ ７ ほ し の ゆ め ア ミ ロ ー ス 含量（ ％） ０ 低アミロース米品種 一般品種 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 お ぼ ろ づ き あ や ひ め は な ぶ さ 彩 ミ ル キ ー ク イ ー ン 柔 小 町 ス ノ ー パ ー ル た き た て 朝 つ ゆ アミ ロ ー ス 含 量 (% ) 最高値 平均値 最低値 北海道品種 府県品種
低アミロース米品種のアミロース含有率比較
コシヒカリより粘りがあっておいしいお米を
～低アミロース品種「ミルキークイーン」
○粘りの少ないでんぷんである“アミロース” の含量をコシヒカリの ３／５程度に下げた品種の、 “ミルキークイーン”を開発しました。 ○ミルキークイーンは、コシヒカリより粘りが強く、冷めても硬くなりません。 0 5 10 15 20 1 2 3 アミロース含量 (％) ミルキー クイーン コシヒカリ 日本晴 ミルキークイーン コシヒカリ 低アミロース米の玄米は白く濁るのが特長です。○ミルキープリンセスは粘りが強くおいしさに定評のある「ミルキークイーン」の兄弟系統を親に持つ新しいイネ品種です。 ○ミルキークイーン同様の低アミロース品種で、ご飯のつや、粘りは同じぐらい優れています。 ○ミルキークイーンに比べ、草丈が短く倒れにくく、多肥栽培にも適します。縞葉枯病にも強くなっています。また、耐冷性 が比較的強く、ミルキークイーンよりやや早生なので、寒冷地でも栽培可能です。 ○平成15年度中に命名登録されました。（旧系統名：関東194号） おいしい、倒れない、病気に強い。 低アミロース米の新品種「ミルキープリンセス」 かけ合わせ 初星 （倒れにくく病 気に強い性質 を導入する） × 関東１６３号 青い空 突然変異処理 × ミルキープリンセス （関東194号） コシヒカリ 鴻272 ミルキークイーン アミロースの低減 （粘りを強くする） 普通の品種 低アミロース系統 縞葉枯病に強い系統 ミルキープリンセス ミルキークイーン（倒伏） ミルキープリンセスは倒伏に強く、草姿も良好です。
［特徴］ z アミロース含量が２５％以 上。 z 炊飯米の粘りが少なく、ポ ロポロの米飯となる。 z カレー用、ピラフ用には一 般粳米よりも優れている。 z さばけのよいライスヌードル ができる。
高アミロース米
ホシユタカ [育成品種] ホシユタカ、夢十色、 ホシニシキ［特徴］ z 易消化性タンパク質（グル テリン）の割合が少ない。 z 低タンパク化が必要な食 事用の素材米として利用 される。
低グルテリン米
［育成品種］ エルジーシー１（ＬＧＣ－ １）、春陽、ＬＧＣソフト グルテリンα グルテリンβ グロブリン プロラミン 37～39ｋＤ 26ｋＤ 22～23ｋＤ 16ｋＤ 13ｋＤ 一般品種 春陽 新しい米を創る 農研機構作物研究所・農林水産技術会議事務局 より低グルテリン米の効果
表１ ＬＧＣ１摂取前後の腎機能の変化 ／血清クレアチニンの傾き １ 摂取前 摂取後 LGC1 LGC1 -3.10 3.62 -1.69 2.95 全患者 ± ± コメを多く -4.59 4.33 -1.47 3.51* 食べるグループ ± ± コメの摂取機会 -2.05 2.94 -1.82 2.79 が少ないグループ ± ± ５％水準で有意 * : 図．腎機能障害の進行 （農業生物資源研究所 放射線育種場） 新しい米を創る 農研機構作物研究所・農林水産技術会議事務局 より低グルテリン＋低アミロース米
ＬＧＣソフト
［特徴］ z 低グルテリンと低 アミロースの性質 を両方とも備えて いる。 z 炊飯米の粘りが 強く、良食味であ る。低グルテリン＋低グロブリン米品種
［特徴］ z 易消化性タンパク質のうちグルテリンがＬＧＣ－１より も低い上に、新たにグロブリンが欠失している。 z 易消化性タンパク質が一般米の半分程度まで低下し ている。 [育成品種] LGC活、LGC潤 農業生物資源研究所図．「はいみのり」のＧａｂａ蓄積量 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 浸 漬 前 ４時 間 後 は い み の り 日 本 晴 コ シ ヒ カリ はいみの り コシヒカリ 図．巨大胚品種「はいみのり」
巨大胚米品種
［特徴］ z 胚芽の大きさが一般 米の３倍から４倍あ る。 z 胚芽に蓄積するγー アミノ酪酸（Ｇａｂａ） の量が一般米の３倍 から４倍。 ［育成品種］ はいみのり（粳）、 めばえもち（糯） 新しい米を創る 農研機構作物研究所・農林水産技術会議事務局 より発芽玄米の効果
z 玄米を水に浸漬すると
胚芽内のグルタミン酸
が脱炭酸化され
γ-アミ
ノ酪酸（Ｇａｂａ）
が蓄積
される。
z Gabaを蓄積した胚芽を
接種すると血圧調整効
果が認められた。
岡田ら(2000)日本食品化学工業会誌47(8)よりいろいろな色の米，
いろいろな色の米，紫黒米
紫黒米
・赤米
・
赤米
・緑米
・
緑米
おくの
おくのむらさきむらさき 朝紫朝紫 あきたこまちあきたこまち
その他の新形質米
z大粒米
z小粒米
zリボシキナーゼ
欠出米
z糖質米
z観賞用品種
特定保健用食品（特別用途食品）
健康に良い成分によって生活習慣病から身を守ったり、
体調を整える働きがあることを科学的に証明し、厚生
労働大臣がその表示を許可した食品
これが適用されないと、「・・・病に効果がある。」、
「・・・の症状を緩和する。」等の表示は不可（間接
表示も不可）
一般食品の栄養表示基準に従って、特定の
栄養成分の含有量は表示できる
水田と畜産の結合－飼料イネ－
転作田での 飼料イネ生産 安定した 国産飼料給与 稲発酵粗飼料 飼料用イネ品種を栽培する体系は転作の切り札として期待されています 堆厩肥の還元飼料イネ栽培の進展
0
1000
2000
3000
4000
5000
2000
2001
2002
2003
飼料イネ生産の推移 （ｈａ） 500ha 2000ha 3500ha 全国で飼料イネ栽培は5000haに達し、ここ３年間で１０倍まで増加しました 5000ha飼料用
（ホールクロップサイレージ用：ＷＣＳ）
品種
ホシユタカ：全重やや多く長粒 クサユタカ：全重やや多く、大粒 ホシアオバ：全重やや多く、大粒、直播適性 クサホナミ：全重多く、無毛品種、縞葉枯病抵抗性 クサノホシ：全重多く、縞葉枯病抵抗性、直播適性 夢あおば：全重多、早生、縞葉枯病抵抗性、直播適性 ニシアオバ：全重多、晩生で九州向け 奥羽飼387号：早生、直播適性、東北向け 関東飼215号：晩生、茎葉多収型。 牛を中心とする粗飼料用。水田転作作物として期待され ている。 ○ＴＤＮ含量の向上や乾物収量の一層の向上が今後の課題。 ○トリプトファン含量の高い組み換え体を作出。米・品種関連制度
米・品種関連制度
１ 奨励品種制度 主要農作物種子法に基づく。稲・麦・大豆の優良な種子生産と普及を 促進し、主要農作物の生産性向上と品質改善を図る。 都道府県が、育成された品種が自県に適し普及すべき品種かどうか を決定する。 調査期間は原則３年以上。 ２ 種苗法 品種の登録、権利保護（２０年間）等に関する法律 出願は、販売開始１年以内 ３ 命名登録制度 国が育成した品種に対し、優良なものについて命名と農林番号登録を する。（例：コシヒカリ：水稲農林１００号） ４ ＪＡＳ法の適用 平成13年４月から米にもＪＡＳ法が適用されるようになり、銘柄として指 定を受け、検査を受けたもののみ品種名を商品に表示できる。クサホナミの乾物収量 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 関 東 飼 2 0 6 号 タ カ ナ リ は ま さ り ホ シ ユ タ カ もみ わら クサホナミは”わら”は「はまさり」並、”もみ”は「タカナリ」並の収量があ り、両方を合わせた全重はこれらの品種よりも多収です。 (kg/a) （農業研究センター：１９９９，移植栽培） 稲発酵粗飼料用品種 （ﾎｰﾙｸﾛｯﾌﾟｻｲﾚｰｼﾞ）
クサホナミ
イネの育種での
DNAマーカーの利用
「DNAマーカーによる効率的な新品種育成システムの開発」 ３．高精度DNAマーカー（SSR，SNP）の作出 １．有用遺伝子の遺伝解析，選抜マーカーの開発 ２．それらを利用した同質遺伝子系統の育成 公開されている塩基配列情報から比較的容易 に望んだ領域にマーカーを設計・利用できる ハンドリングしにくいRFLPマーカー変わって SSRなどのハンドリングしやすいPCR型マー カーが登場． 2000を超えるSSRマーカー公開 育種現場において急激にDNAマーカーが利 用しやすい状況になった．SNPs（一塩基多型）を利用した米品種鑑定 お米の品種のDNAのわずかな違い（一塩基）を検出して品種の判別をする 新しい方法を開発しました。（植物ゲノムセンター・農業技術研究機構特許共同出願中） 1 2 3 1 2 3 お米一粒ずつの DNAを抽出します。 1.DNA抽出 例）コシヒカリかコシヒカリ以外の品種かを判定するには
米
2.蛍光色素の取り込み マーカー C 蛍光色素（C/A) T これらを加えると・・・ 非コシヒカリ型 コシヒカリ型 取り込まれた蛍光色素だけが測定器によって検出されます。 AATCACGGAATCAT… AATCACGGAATCAT… AATCACGAAATCAT… 米粒１ 米粒２ 米粒３ T 対応しない色素は 結合しない C T C C T 3.測定器による色素の検 出 2.蛍光色素の取り込み 1.DNA抽出 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 米 粒 1 米 粒 2 米 粒 3 T 米粒2 米粒1 米粒3 コシヒカリ ではない コシヒカリ （数値：蛍光の強さ） C 1 A G A A A A A A A 2 A A A C A A A C A 3 T A A A A A A T A 4 C C T T T C T C T 5 T G T G G G G G T 6 G G G T G G T T G マーカー 日本晴 きらら397 つがるロマンコシヒカリあきたこまちヒノヒカリ ひとめぼれキヌヒカリ ササニシキ 1 現在、マーカーをいくつか組み合わせる ことで、78品種を区別することができます。ＤＮＡマーカーを用いた品種育成事例
• あいちのかおりSBL（縞葉枯病Ｒ;Stvb-i，穂いもちＲ; Pb1） • コシヒカリ愛知SBL （縞葉枯病Ｒ;Stvb-i，穂いもちＲ; Pb1） • 東北IL21号（いもち病抵抗性まなむすめ；Pib） • 関東IL1号(早生コシヒカリ;qDTH6) • 関東IL3号（晩生コシヒカリ；qDTH8) • 関東IL2号（トビイロウンカ抵抗性ヒノヒカリ;bph11(t) • コシヒカリへのｓｄ１導入系統（半矮性遺伝子；sd1)[植物ゲノム センター]ミ ル キ ー プ リ ン セ ス コ シ ヒ カ リ ス ノ ー パ ー ル NM 39 1)1 ミ ル キ ー ク イ ー ン ←Wx-mq遺伝子の一部 (741bp) ←対照 (469bp) 分子量マ ーカ ー 1 2 3 4 M 495 bp 612 bp 770 bp 1057 bp 注）M：分子量マーカー Φx174/HincⅡ、 １：関東194号、２：ミルキークイーン、 ３：コシヒカリ、４：あさひの夢 図１．ST10プライマーによる縞葉枯病抵抗性遺伝子Stvb-iの検出 図２．ミルキープリンセスの低アミロース遺伝子Wx-mqの検出 ミルキープリンセス育成におけるＤＮＡマーカーの利用
トビイロウンカ抵抗性の準同質遺伝子イネ系統
目標遺伝子の領域 （他の領域は反復親の領域） イネ同質遺伝子系統の染色体地図 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 イネ近縁野生種の抵抗性遺伝子 bph11(t) を戻し交雑 とＤＮＡマーカーによる選抜により、西日本の主力水稲 品種であるヒノヒカリに導入した「関東IL2号」を育成。ヒノヒカリ
関東IL2号
（作物研究所、九州沖縄農業研究センター）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 qDTH-3-1 qDTH-3-3 qDTH-3-2 qDTH-6 qDTH-7 qDTH-8
コシヒカリ早生系統「関東IL1号」の育成
関東IL1号
コシヒカリ
コシヒカリに Kasalath の出穂期QTL（qDTH-6）を導入した 「関東IL1号」を育成。約１０日出穂期が早く極早生化。 （農業生物資源研究所、作物研究所） コシヒカリ－Kasalath 間の 出穂期QTL■イネの障害型耐冷性遺伝子（平成１６年度ＤＮＡマーカープロトピックスより） 熱帯ジャポニカ型品種「Pakhe Dhan」の持つ耐冷性が第６染色体上にマッピングされました。このＱ ＴＬは低温処理時に稔実率を２０％向上させる効果があります。 他の耐冷性ＱＴＬとの集積により耐冷性が極強い品種の育成が期待されます Chr. 6 障害型の冷害を 受け不稔を生じた稲 青森県農林総合研究センター・藤坂稲作研究部 須藤ら(2004)育種学研究６(別1)89
いただき・空育
162号間
の食味解析
いただき／空育162号／／いただき BC1F4 出穂期がいただきと同熟期の個体 を選抜 アミロース含量測定。 QTL解析を行った。 三枝ら(2004)育種学研 究６別２ P267
Increased effect from WSS2
図1. 紋枯病抵抗性及び稈長QTL A: 第3染色体, B: 第12染色体 DS: 紋枯病進展度, CL: 稈長 ＷＳＳ２にヒノヒカリ を交配したBC1F1集 団60個体において、 計206個のSSR及び STSマーカーを用い て解析
紋枯病抵抗性のＱＴＬ解析
佐藤ら2003 育種学研究5（別2 ）ＤＮＡマーカー選抜のメリット・留意点
メリット 留意点 解決の方向 1)全染色体について複数の形質を同 時に効率的に選抜できる。 1)マーカー検出に労力と費用が かかる。 1)ＳＳＲマーカーやCAPSマ －カー等、共優性でＰＣＲ により検出できるマーカー の利用 2)ホモ・ヘテロが分かる。 2)多型検出可能な品種の組合せ が限られる。 2)近縁間でも多型を検出で きるマーカーの開発(SNPs SSR等) 3)全染色体がモニタリングでき、目的 の遺伝子型への誘導、固定が早い （IL育成等に有利）。 3)特許 4)選抜が環境・バイオアッセイによる 変動に左右されない。 3)どのステージでも、どの部位からで も何度でも繰り返し判定できる。 5)病害虫の培養飼育施設が不要 3)国の特許は簡単に許諾 される。☆ ☆ × A ☆ A B E F × ☆ A B D E F C ☆ 抵抗性遺伝子Ａ マーカーA ☆ マーカーB 抵抗性遺伝子Ｂ ☆ ☆ 性Ａ＋Ｂ マーカーA マーカーB 病害抵抗 レース1 レース2 レース3 抵抗性品種Ａ Ａ M-A Ｒ Ｒ Ｒ 抵抗性品種Ｂ Ｂ M-B Ｒ Ｒ Ｒ 集積品種 Ａ＋Ｂ M-A, M-B Ｒ Ｒ Ｒ 判別菌系 品種 抵抗性遺伝子 マーカー ＤＮＡマーカーでないとできないこと・用いるメリット ○ 染色体領域を確認しながらの連鎖の解消・選抜 ○ 同一病害の抵抗性遺伝子の集積 ○ 複数病害の抵抗性の通年・同時選抜
ＤＮＡマーカーによる育種年限短縮
年次 世代 育種材料の扱い 特性検定試験 県での試験 遺伝資源の評価 ０ 母本の選定 １ 交配 ＤＮＡﾏｰｶｰの F1 戻し交配 ｸﾞﾗﾌｨｶﾙｼﾞｪﾉﾀｲﾌﾟ ２ B1F1 戻し交配 による選抜 B2F1 系統選抜 ３ B2F2 系統群選抜 系適 <地方番号付与> 収 ４ B2F3 系統群選抜 量 奨 調 決 ５ B2F4 査 試 験 B2F5 ６ 新品種 期待される効果 ・戻し交配回数および自殖回数の大幅節減および早 期固定 ・特性検定の簡易化、精度の向上 ・複数の形質についてのIL化が可能になる。 従来の戻し交雑育種法によるイネ育種 年次 世代 育種材料の扱い 特性検定試験 県での試験 問題点 遺伝資源の評価 ・戻し交配 ０ 母本の選定 と選抜を何 度行わなけ １ 交配 ればならな 戻し交配 い。 F1 B1F1 ２ ３ B2F1 耐病性検定 品質等特性 ・耐病性の ４ B3F1 検定等と選抜 検定などは ・固定 多大な労力 ５ B4F1 がかかる。 また、検定 ６ B5F1 はその年の 気象条件等 ７ B6F1 に左右され る。 B7F1 ８ ・量的形質 ９ B7F2 系統選抜 系適 などは遺伝 収 支配、遺伝 系統群選抜 量 子型が分か 10 B7F3 <地方番号付与> 調 ら な い の 査 で、ホモ型 11 B7F4 奨決 を効率良く 試験 選抜できな 12 B7F5 い。 13 B7F6 新品種ＤＮＡマーカー育種にかかる経費
イネのＤＮＡマーカー選抜にかかるコストの試算（井辺1999 育種学最近の進歩41） 最小 最大 DNA抽出 50,000 100,000 CAPS PCR試薬 400,000 800,000 制限酵素 200,000 400,000 アガロース 100,000 150,000 合計 750,000 1,450,000 この他に必要最低限な備品、非常勤職員の賃金等が必要である。 5000固体を２マーカーで選抜す る場合のコスト（円） マーカーの種類 実験行程●ＤＮＡマーカーによる基幹品種を遺伝背景としたＩＬ系統群の育成 ・コシヒカリ等基幹品種への戻し交配 ・ＱＴＬ領域の絞り込みによる劣悪形質との連鎖解消 ・各ＱＴＬ間の関係解明と集積 農業形質を精 密マッピング 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 耐病虫性ユニット、耐冷性ユニット 高品質・食味ユニット、収量性ユニット ＩＬ系統群の育成 集積 ●ＤＮＡマーカーに より複数の形質を 集積した系統の育 成
ＤＮＡマーカーを用いた今後の稲育種モデル
× × 新規遺伝子を 持つ中間母本 遺伝資源 ＤＮＡマーカー 実用品種Ａ 実用品種Ｂ 新規遺伝子 新品種 県農試等公立研究機関 民間研究機関 ＭＡＳの委託 共同選抜 生物研等（シーケンス・ 遺伝子研究グループ） マーカー情報Golden rice
CH2 COOH NH2 H C N H アントラニル酸 コリスミン酸 AS トリプトファン フィードバック制御 フィードバック 非感受性 AS トリプトファン の蓄積 高トリプト 高トリプト 日本晴日本晴 ファン系統 ファン系統
高トリプトファンイネ組換え体の作出
AS:アントラニル酸合成酵素 改変型 AS α subunit OASA1D改変
非閉鎖系温室（2002年） 隔離圃場（2003年） 系統 ﾄﾘﾌﾟﾄﾌｧﾝ量 対日本晴 ﾄﾘﾌﾟﾄﾌｧﾝ量 対日本晴 HW1 164.9 2.1 (nmol／粒) HW5 148.4 1.9 日本晴 77.8 (1)
表１ 組換え体におけるトリプトファン含量
196.69 8.37 (nmol／粒) 152.57 6.49 23.51 (1) HW1 1.85 24.9 (μmol／g) HW5 1.25 16.9 日本晴 0.074 (1) 4.80 1600 (μmol／g) 4.59 1530 0.003 (1) 植物体中の 遊離 ﾄﾘﾌﾟﾄﾌｧﾝ 玄米中の 全 ﾄﾘﾌﾟﾄﾌｧﾝ ﾄﾘﾌﾟﾄﾌｧﾝ の形態HW1 日本晴 HW5 日本晴
アブラナ科作物のディ
フェンシン遺伝子組換
えイネの白葉枯病抵抗
性の検定
左：非組換え体、中：組換え体（非改 変遺伝子） 右：組換え体（改変遺伝子） いもち病にも抵抗性 中央農研センター・北陸研究センター遺伝子組換えで取り組むべき病害虫抵抗性
抵抗性遺伝子源のない病害虫
＊紋枯病（
低レベルの抵抗性はあり、ＤＮＡマーカーで選抜中）
＊籾枯細菌病
＊苗の各種病害
【いもち・白葉枯・縞葉枯は抵抗性あり】
＊メイチュウ類、コブノメイガ
＊カメムシ類
【ウンカ・ヨコバイ類は抵抗性あり】
開発の目的 １７００万人以上いるスギ花粉症患者の症状緩和やスギ花粉症 予備軍（５～６割）の発症予防 ・生活の質（ＱＯＬ）の改善 ・国家の医療費削減に貢献(約２８００億円） ・現在の治療法は対症療法、または減感作療法のみ 方法 スギ花粉抗原Cry j 1, Cry j 2の一部配列 （７個のヒトＴ細胞抗原決定基（エピトープペプチド）（7Crp） → 米に蓄積させ、これを食べること（経口粘膜免疫寛容）で スギ花粉症を緩和したり、発症を予防
スギ花粉症緩和イネの開発目的と方法
農業生物資源研究所遺伝子組換え技術を用いたスギ花粉症緩和米の開発
農業生物資源研究所
