野生タルホコムギにおける気孔形質の多様性解明とパンコムギへの応用

気孔は植物の光合成や乾燥耐性に関わる重要な機能を担う。作物の気孔の密度とサイズを育種により最適化するためには未だ様々な基礎的知見が不足している。特に異質六倍体作物であるパンコムギの育種において、野生二倍体タルホコムギは雑草であるが世界の多様な環境で生育しており、育種上有用な遺伝資源として期待されている。本研究では、二倍体タルホコムギ集団の気孔形質の多様性を調べ、遺伝資源としてのタルホコムギ集団の特性を明らかにするとともに、タルホコムギから六倍体パンコムギへ形質が表皮の細胞レベルでどのように遺伝するかを調査し、コムギ育種への応用可能な材料を提供することを目指している。また並行して顕微鏡を用いた形質調査において汎用で有用な顕微鏡システムの開発の一環として、気孔計測をモデルケースとして計測システムの高精度化、高機能化にも取り組む。2022年度末までにタルホコムギ集団およびそれらを利用した合成パンコムギ集団の一部サンプルについて葉の表皮の顕微鏡撮影を行い、画像データを収集した。またそれらの画像解析から気孔密度、気孔サイズ等のデータを得るため、深層学習による画像分類の教師データの作成を進めた。さらにタルホコムギ、合成パンコムギともに各シリーズを1シーズン分ずつ追加で葉サンプルを収集した。また気孔に関する遺伝子を含め植物の遺伝子機能解析において有用な、遺伝子操作実験のための技術開発を研究協力者とともに行った。

気孔は植物の光合成や乾燥耐性に関わる重要な機能を担う。作物の気孔の密度とサイズを育種により最適化するためには未だ様々な基礎的知見が不足している。特に異質六倍体作物であるパンコムギの育種において、野生二倍体タルホコムギは雑草であるが世界の多様な環境で生育しており、育種上有用な遺伝資源として期待されている。本研究では、二倍体タルホコムギ集団の気孔形質の多様性を調べ、遺伝資源としてのタルホコムギ集団の特性を明らかにするとともに、タルホコムギから六倍体パンコムギへ形質が表皮の細胞レベルでどのように遺伝するかを調査し、コムギ育種への応用可能な材料を提供することを目指している。また並行して顕微鏡を用いた形質調査において汎用で有用な顕微鏡システムの開発の一環として、気孔計測をモデルケースとして計測システムの高精度化、高機能化にも取り組む。2022年度末までにタルホコムギ集団およびそれらを利用した合成パンコムギ集団の一部サンプルについて葉の表皮の顕微鏡撮影を行い、画像データを収集した。またそれらの画像解析から気孔密度、気孔サイズ等のデータを得るため、深層学習による画像分類の教師データの作成を進めた。さらにタルホコムギ、合成パンコムギともに各シリーズを1シーズン分ずつ追加で葉サンプルを収集した。また気孔に関する遺伝子を含め植物の遺伝子機能解析において有用な、遺伝子操作実験のための技術開発を研究協力者とともに行った。