広報活動

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2013年10月10日

理化学研究所

モデル実験植物ミナトカモジグサの遺伝子構造を9,000カ所以上刷新

-麦類研究とバイオマス植物の機能の解明に貢献-

ミナトカモジグサの写真

食糧問題解決やバイオマス開発を担うイネ科植物のミナトカモジグサ

ミナトカモジグサはコムギやオオムギと同じイネ科の単子葉植物です。最近、食糧増産に向けたムギ類の研究やバイオマス研究のモデル実験植物としてにわかに注目されてきました。モデル実験植物といえば、アブラナ科のシロイヌナズナが有名ですね。植物科学の研究では“スーパー実験植物”とさえ言われています。ゲノムが完全に解読されていることや、実験室で蛍光灯で栽培でき、種をまいてから次世代の種子をつけるサイクルが約2カ月と短いことから、圧倒的に利用されています。ただ、シロイヌナズナは双子葉植物であり、イネやムギ類など主要な穀物は単子葉植物です。このため、シロイヌナズナで得た情報は簡単には単子葉植物では使えません。これに対しミナトカモジグサはムギ類と同じ温帯原産の単子葉植物であり、かつシロイヌナズナとほぼ同程度に生育が簡単で、かつ有用な遺伝子の探索も可能です。これが、ムギ類の研究とバイオマス研究の両方のニーズを満たす実験植物としてミナトカモジグサが脚光を浴びている理由です。

理研の研究チームは、有用遺伝子の探索や遺伝子機能解明の基盤情報となる完全長cDNA(相補型DNA)を作製するため、乾燥や高温・低温などの環境ストレスを与えるなど、さまざまな条件で育てたミナトカモジグサの花や種子などの器官から、21種類の試料を作りました。試料からメッセンジャーRNAを取り出して完全長cDNAライブラリーを作製し、その中から約4万種類の完全長cDNAを単離しました。次に、それぞれの遺伝子に相当するcDNAの両端部分の塩基配列を解読したEST約8万配列と完全長cDNA配列が決定できた約1万6,000配列を得ました。重複を除くと約1万種の遺伝子単位に相当していました。これにより、これまでの遺伝子領域の構造予測を9,000カ所以上修正しました。ミナトカモジグサに関する大規模な完全長cDNA情報が公開されるのは初めてです。また、遺伝子資源の収集規模としても世界最大のものです。

コムギやオオムギのゲノム情報とミトカモジグザのゲノム情報が相互比較できるようになれば、ミナトカモジグサで得られた知見をすばやくコムギなど麦類の研究に活用することができます。また、スイッチグラスやススキなどイネ科のバイオマス資源植物においては、バイオマス生産性や利用性を向上するための有用遺伝子探索が進みます。理研では、ミナトカモジグサとコムギ、オオムギの完全長cDNAやゲノム配列を統合し一体的に閲覧できるデータベースを構築、インターネット上に公開しました。また、すべてのミナトカモジグサの完全長cDNAクローンを理研バイオリソースセンター(RIKEN BRC)に寄託して、BRCからクローンを配布する予定です。

理化学研究所
環境資源科学研究センター バイオマス工学連携部門 バイオマス研究基盤チーム
チームリーダー 篠崎 一雄 (しのざき かずお)
副チームリーダー 持田 恵一 (もちだ けいいち)