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コムギのドラフトゲノム

コムギゲノムで一切れを取る



by Elizabeth Pennisi on 28 November 2012, 2:25 PM


パンの遺伝子。パンコムギゲノムの予備的配列は育種の努力に役立つだろう。
Credit: H. F. Schwartz/Colorado State University


作物ゲノムのエヴェレスト山だと考える人もいる。コムギゲノムへの挑戦は登頂間近だ。国際チームはコムギのDNA配列のドラフトを作っている。それはその遺伝子の多くを特定しこの重要作物を改良する可能性のある何千もの遺伝的変化の特定を可能にするだろう。

「コムギ改良と植物遺伝学にとってものすごい資源が発展している」とジョージア大学(アセンズ)の植物遺伝学者、ジェフリー・ベネツェン(Jeffrey Bennetzen)は話す。彼はこの研究に関わっていない。

コムギは世界でもっとも広く育てられている作物であり、世界の人口の相当な部分を養っている。しかし科学者たちはその複雑な遺伝学を把握しようともがいてきた。やっかいな問題の一つは2種類のコムギ――パンコムギとパスタコムギ――が違ったDNA組成を持つことだ。パスタコムギ(デュラム種)は2種類の野草の雑種であり、その祖先のそれぞれから一つずつ、2つのゲノムを持つ。

パンコムギはもっと複雑だ。それはパスタコムギが3番目の野草種と交雑した結果として、3つのゲノムを持つ。今日Nature誌にオンラインで発表された新しい研究は、パンコムギゲノムに焦点を当てている。

パンコムギはヒトゲノムのほぼ6倍の量のDNAを持つ。2つの祖先的ゲノムを一つに融合したトウモロコシとちがって、パンコムギはその3つのゲノムをそっくりそのまま次の世代へと送る。「コムギは3つの互いに近縁なゲノムを持つことから、大きな問題はどの遺伝子がどのゲノムから来るかを解き明かすことだ」とアデレード大学(オーストラリア)の植物遺伝学者、ピーター・ラングリッジ(Peter Langridge)は話す。彼はこの研究に関わっていない。

DNAの解読を始めるに当たって、ジョン・イネス・センター(英国、ノリッチ)の植物遺伝学者、マイクル・ベヴァン(Michael Bevan)と彼の共同研究者たちはパンコムギの1変種のからの何百万ものDNA断片の配列を読んだ。そして断片が遺伝子を含むようにそれらを継ぎ合わせた。彼らは2つのコムギの祖先のゲノムの配列も読み、それらを使って3つのゲノムのそれぞれから見いだした95,000個の遺伝子の3分の2を割り当てた。遺伝子はその類似性に基づいてクラスへとまとめられる。ある場合では、クラスは交雑によって拡大し、他の場合ではクラスは縮小する。その結果、パンコムギはその祖先より多くの貯蔵、防御反応、およびエネルギー代謝のタンパク質を持っている。

プロジェクトの一部として、研究者たちは他のいくつかのパンコムギの変種の配列も大雑把に読み、それらの遺伝子上の差異を特定した。その差異が、干魃耐性など、特性を改良する潜在的資源になって、コムギの新しい血統を育種できる。

このドラフトゲノムは遺伝子の正確な位置を突き止めたり、遺伝子間の塩基の同一性を決定したりはしていなかった。「これは完全な配列ではない」とラングリッジは注意する。「コムギの標的ゲノム配列がエヴェレストなら、これは非常に良いカメラで上空から撮影するのに相当する非常に有用な分析だ」とベネツェンは話す。「ほぼすべての特徴を見ることができるが、それらの連結性を理解するには[別の]一つのアプローチによってこのゲノムをスケールするたいへんな努力が必要だろう」

元記事
Science NOW
Taking a Slice at the Wheat Genome
by Elizabeth Pennisi on 28 November 2012, 2:25 PM

原論文
Rachel Brenchley et al.
Analysis of the bread wheat genome using whole-genome shotgun sequencing
Nature 491, 705–710 (29 November 2012)
doi:10.1038/nature11650, Published online 28 November 2012
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