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ゲノム遺伝解析学 (Plant Genome Dynamics Analysis)

作物の遺伝解析およびその育種学的利用に関する研究

教員

Yuki_MONDEN 准教授: 門田 有希 Assoc. Prof. Dr. MONDEN Yuki
E-mail: y_monden@(@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 植物遺伝育種学
作物の遺伝解析およびその育種学的利用に関する研究

主な研究テーマ

 当研究室ではサツマイモなどを対象に、遺伝育種学的な研究を行っています。膨大なDNA配列データを出力する高速シーケンサー(Next Generation Sequencer:以降NGSと表記)を活用し、病虫害抵抗性や収量性など重要な農業形質に関するDNAマーカーの開発や遺伝子同定に取り組んでいます。また、病害抵抗性のメカニズム解明に向けた遺伝子発現解析(Iso-Seq、RNA-seq解析など)や倍数作物種に適用可能な新しいジェノタイピングシステムの開発も行っています。作物品種の保護を目的とし、実際の現場で使える品種識別技術の開発にも取り組んでいます。

ゲノムワイドな多型解析を利用した農業形質に関わる遺伝領域の同定

 サツマイモは倍数性(6倍体)(2n=6x=90)という特徴をもつため、遺伝様式が複雑で遺伝学的な解析は非常に困難でした。私たちは、この遺伝的に複雑なサツマイモを対象に、NGSを駆使することで大規模な遺伝解析を行っています。実際、最近の研究成果ではサツマイモの収量や外観品質に甚大な影響を及ぼす有害線虫やゾウムシ抵抗性に関わる遺伝子領域を見つけ出すことに成功しています!また、塊根の色や収量性に関する遺伝子領域も見つかっています。このような情報を利用し、抵抗性個体を早期に選抜可能なDNAマーカーの開発にも取り組んでいます。

画像1

サツマイモの多様な品種・系統

病害抵抗性メカニズムの解明に向けた遺伝子発現解析

 サツマイモが有害線虫であるネコブセンチュウやゾウムシに対して、どのように抵抗性を発揮するか、そのメカニズムについてはほとんどわかっていません。そこで私たちは、抵抗性と感受性の品種を用いて遺伝子発現を網羅的に調べるトランスクリプトーム解析を行っています。それにより、抵抗性を制御する遺伝子を特定する、あるいは抵抗性機構についての知見を得たいと考えています。このような情報を用いることで、抵抗性品種を効率的に育成することができると期待されます。


発現変動遺伝子

発現変動遺伝子

レトロトランスポゾン挿入部位を利用した農作物の品種識別技術の開発

 農作物の品種識別は優良品種の保護に関わる重要な検査です。近年、国内で育成された優良品種が海外へ無断で持ち出され、品種の盗用や偽装表示、さらには日本へ逆輸入される事態が発生しています。そこでこのような事態を防ぎ、貴重な農作物品種を保護するための品種識別技術の開発に取り組んでいます。私たちは共同研究を通じて、サツマイモの他、リンゴ、イチゴ、カンキツ、ブドウ、コムギなどさまざまな作物種を対象に技術開発を行ってきました。レトロトランスポゾンという複製DNA配列の挿入部位情報を活用することで簡便かつ正確に品種を識別できる技術を開発しています。


レトロトランスポゾンマーカー

レトロトランスポゾンマーカー

研究業績リスト

  • Developing Transposable Element Marker System for Molecular Breeding. Bhat, R.S., Shirasawa, K., Monden, Y., Yamashita, H. and Tahara, M. In: Jain M., Garg R. (eds) Legume Genomics. Methods in Molecular Biology, vol 2107. Humana, New York, NY Springer US, pp 233-251 (2020).
  • Genetic Mapping in Autohexaploid Sweet Potato with Low-coverage NGS-based Genotyping Data. Yamamoto, E., Shirasawa, K., Kimura, T., Monden, Y., Tanaka, M. and Isobe, S. G3, 10, 2661-2670 (2020).
  • QTL analysis and GWAS of agronomic traits in sweetpotato (Ipomoea batata) using genome wide SNPs. Haque, E., Tabuchi, H., Monden, Y., Suematsu, K., Shirasawa, K., Isobe, S. and Tanaka, M. Breed. Sci., 70, 283-291 (2020).
  • DNA markers based on retrotransposon insertion polymorphisms can detect short DNA fragments for strawberry cultivar identification. Hirata, C., Waki, T., Shimomura, K., Wada, T., Tanaka, S., Ikegami, H., Uchimura, Y., Hirashima, K., Nakazawa, Y., Okada, K., Namai, K., Tahara, M. and Monden, Y. Breed. Sci., 70, 231-240 (2020).
  • レトロトランスポゾンを用いた4倍体ブドウ品種識別DNAマーカーの開発.高田翔太・藤田景子・福永健二・門田有希,DNA多型,28, 46-50 (2020).
  • Development of molecular markers associated with resistance to Meloidogyne incognita by performing quantitative trait locus analysis and genome-wide association study in sweetpotato. Sasai, R., Tabuchi, H., Shirasawa, K., Kishimoto, K., Sato, S., Okada, Y., Kuramoto, A., Isobe, A.. Tahara, M. and Monden, Y. DNA Res., 26, 399-409 (2019).
  • Genome-Wide Association Studies (GWAS) for Yield and Weevil Resistance in Sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam). Okada, H., Monden, Y., Nokihara, K., Shirasawa, K., Isobe, S. and Tahara, M. Plant Cell Rep., 38, 1383-1392 (2019).
  • 倍数性作物におけるNGS解析.田中剛・磯部祥子・門田有希・石川吾郎・瀬々潤.育種学研究 21, 55-60 (2019).
  • Impairment of Lhca4, a subunit of LHCI, causes high accumulation of chlorophyll and the stay-green phenotype in rice. Yamatani, H., Kohzuma, K., Nakano, M., Takami, T., Kato, Y., Hayashi, Y., Monden, Y., Okumoto, Y., Abe, T., Kumamaru, T., Tanaka, A., Sakamoto, W. and Kusaba, M (2018) Journal of Experimental Botany 69: 1027-1035. 
  • Southern root-knot nematode race SP6 is divided into two races. Tabuchi, H., Kuranouchi, T., Kobayashi, A., Monden, Y., Kishimoto, K., Tahara, M., Okada, Y. and Iwahori, H (2018) Nematological Research accepted.

卒業生・修了生進路

  • 大学院進学(岡山大学、京都大学、資源植物科学研究所)
  • 国家公務員(農林水産省勤務)、地方公務員(鳥取県、熊本県、香川県など)、研究職、大学技術職員(鳥取大学)、製薬関連企業、農薬メーカー、食品関連メーカー、化学分析メーカー、銀行、IT関連企業など

収穫祭ポスター

ゲノム遺伝解析学ユニットポスター2013年