PDF - SHIGEN - SHared Information of GENetic resources

BioResource Now ! Vol.12 No.1
BioResource Now !
Issue Number 12 (1) 2016
国内外のバイオリソースを巡る様々な問題や取り組みについて、毎月ホットな話題をこのニュースレターで紹介していきます。
研究とバイオリソース 渡辺　敦史 （九州大学大学院農学研究院）
No.24
日本の林木遺伝資源としてのスギ
じょうほう通信：
No.101
PubMed Commons の紹介
P1-2
P2
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及び国際条約により保護されています。
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研究とバイオリソース 〈NO.24〉
日本の林木遺伝資源としてのスギ
歴史的経緯の概略と現状
スギ精英樹の遺伝資源としての評価
スギ (Cryptomeria japonica) は、日本固有
の針葉樹であり、南は屋久島から北は
青森まで幅広い環境に適応する樹種で
ある。鎌倉時代にはすでに植林の記録
が残るほど木材生産における利用価値
は古来より評価されてきた。現在でも、
日本における木材生産量の第一位を占
め、その重要性が変化する事はない。
林木育種を実施する上で選抜された優
良個体は第一世代精英樹と呼ばれ、現
在までに約 3,700 系統が収集・保存され
てきた（図１）
。これら第一世代精英樹
については樹高・肥大成長量、材質、
雄花着花性などの特性評価が進められ
ている。
「木の文化」を有する日本では、戦国期・
江戸期・明治等戦乱復興や繁栄に伴っ
て、木材消費が急増する時期が歴史的
記録として残っている。木材消費の急
増は、大規模な森林伐採を招き、しば
しば国土の荒廃を招く可能性がある。
戦後日本でも、戦後復興による大規模
な森林伐採が行われ、それに対して緑
化を推進する「拡大造林政策」により
大量のスギが植栽された。
同時期、樹木の育種「林木育種」が本
格化した。林木育種は、天然林・人工
林を問わず、優良個体を一旦選抜し、
これら優良個体については、改めて試
験地 ( 検定林 ) を造成することによって、
その優良性を評価する運びとなってい
る。検定林での評価は実に 40 年に及び、
ようやく最近になって、優良個体同士の
交配による次世代へと移行しつつある。
歴史的経緯の中での喪失や拡大造林政
策による人工林造成に伴い、スギ天然
林と呼ばれる地域は現在では極わずか
である。第一世代精英樹は、育種集団
としての面だけではなく、拡大造林以
前のスギの遺伝組成を反映する遺伝資
源集団としての性格を併せ持つと考え
られる。
第一世代精英樹を遺伝資源集団として
捉えた上で、これまでに 3 つの観点か
ら評価を行った（文献 1）
。一つ目は、
選抜された精英樹がどの程度の距離間
隔で選抜されてきたかの評価であり、
二つ目は、様々な環境下における分布
域 を ど の 程 度 網 羅 し た か、三 つ 目 は
SSR マーカーによる多様性評価となる。
これらの観点から評価した結果、第一
世代スギ精英樹は 20km に一本の割合で
選抜され、これは日本全国の分布域の
80％を占めており、現存する天然林と
ほぼ同程度の遺伝的多様性を有するこ
とが明らかとなった。
スギ精英樹選抜地
シュート
頂端
木部
図１. スギ第一世代精英樹選抜地
1950 年代後半から実施された精英樹選抜育種
事業によって選抜された精英樹の選抜地を示
す。 精英樹は全国を網羅して選抜されており、
これまでに 3669 系統が選抜された。
図２. 19,304 プローブが搭載されたマイクロアレイ分析結果
赤になるほど発現強度が高く、 青になるほど発現強度は低
い。 この結果から、 器官の形態に連続性が認められるスギ
において、 器官間で同一時期に異なる遺伝子発現をするこ
とが分かる。
渡辺 敦史
九州大学大学院農学研究院
准教授
分子データの蓄積とその活用
木材生産の主体は針葉樹類であり、世
界的にはマツ科植物が育種および育種
的観点の研究対象になることが多い。
一般的に針葉樹類は、ゲノムサイズが
巨大であり、ゲノム解読は困難と考え
られてきたが、2013 年にオウシュウト
ウヒ（Picea abies）が、2014 年にはテー
ダマツ（Pinus taeda）のゲノムが解読さ
れ、針葉樹類でもようやくゲノム研究
やゲノム情報を活用した育種が指向さ
れつつある。
我々もまた、分子育種を指向するため、
次世代シーケンサー等を活用して、ス
ギの様々な器官（シュート・木部・雄花・
根）から EST や SNP を収集してきた（未
発表）
。EST については収集した遺伝情
報を器官特異性も含めて整理した結果、
これまでに 34,731 isotig に収束すること
を明らかにしている。さらに、約 50 万
SNP を収集し、一割に相当する約 5 万
SNPマーカーを開発した。これらのマー
カーは、連鎖解析などに利用され、ス
ギでも分子育種を行う基盤が整備され
たと考えている。収集した遺伝子デー
タは、マイクロアレイ分析にも供試さ
れ（図２）
、木部形成や日長応答に関す
る遺伝子発現プロファイルとして公表
されている（文献 2、3）
。器官特異的な
遺伝子情報の整理や遺伝子発現プロ
ファイルデータなどについては、分子
育種への活用だけでなく、温暖化など
気候変動に伴う環境変化や生育地での
環境応答性など生物学的プロセス解明
に利用される基盤データとしても位置
づけており、今後はゲノム解析が進む
マツ科との進化的研究にも利用される
ことを期待している（図３）
。
スギコレクションが目指すべき方向性
十分な材料とデータが蓄積されたスギ
第一世代精英樹については針葉樹研究
における 1 つの遺伝資源として国際的
にも十分な価値があると考えられる。
次ページへ続く
BioResource Now ! Vol.12 No.1
Crytptomeria japonica
1147
588
33
Pinus taeda
3412
169
1729
334
Picea abies
図３ . スギ （conifer II） とマツ科植物 （conifer I）
との遺伝子グループの比較
Markov Cluster Algorithm を用いて遺伝子グルー
プを比較した結果。 スギで取得した遺伝子データ
の特異性は高く、 針葉樹研究の基盤情報としても
活用できる。
一般的に針葉樹類は、交配可能になる
までの生育期間に 10 年程度必要であり、
着花の豊凶も存在し、人工的な着花処
理も難しい。さらに、さし木等による
クローン増殖も困難なことが多い。し
かし、スギはジベレリン処理によって 3
年生程度でも容易に着花し、さし木に
よるクローン化も容易である。このた
め、針葉樹のモデル生物として位置づ
けることが可能な性質を有している。
今後は、他生物種と対比させつつ、コ
レクションの重要性を広く認知させる
必要がある。
■
PubMed Commons の紹介
PubMed の ト ッ プ ペ ー ジ※1 に ア ク セ ス し た 時 に、PubMed
Commons というコンテンツが表示されることを知っているでしょう
か ( 図 1 の赤枠 )。または、PubMed に登録されている論文情報にコ
メントが付いていることをご存知でしょうか ( 図 2 の赤枠 )。このコ
メントこそが PubMed Commons の機能となります。今回は PubMed
Commons についてご紹介したいと思います。
図 1. PubMed の
トップページ
図 2. PubMed においてコメントが
付けられた掲載論文
PubMed Commons は、PubMed に登録されている出版物について
著者と意見や情報を共有できる仕組みです。2013 年 10 月にメンバー
を限定した形で試験版がリリースされ、2013 年 12 月には一般ユーザー
も閲覧可能となりました。
コメントは誰でも読むことが出来ます。もしコメントの付いた出版
物のみ検索する場合、PubMed の検索ボックスに
「has_user_comments
has_user_comments [filter]
[filter]」 と入力して検索す
るだけです ( 図 3)。赤枠に
コメント数が表示されている
ことが分かります。また自分
の出版物にコメントが付いて
いるか調べることも、検索条
件に自分の名前を含めること
で可能となります ( 例えば、
図 3. コメントの付いた出版物の
「Chimenko I [author] AND
検索結果
has_user_comments
[filter]」 )※2。
Contact Address
連絡先 〒411-8540 静岡県三島市谷田 1111
国立遺伝学研究所 生物遺伝資源センター
TEL 055-981-6885 ( 山崎 )
E-mail：[email protected]
バイオリソース情報
(NBRP)
(SHIGEN)
(WGR)
(JGR)
www.nbrp.jp/
www.shigen.nig.ac.jp/indexja.htm
www.shigen.nig.ac.jp/wgr/
www.shigen.nig.ac.jp/wgr/jgr/jgrUrlList.jsp
参考文献
1. Miyamoto et al. (2015) Construction of a core
collection and evaluation of genetic resources
for Cryptomeria japonica (Japanese cedar).
Journal of Forest Reserch 20: 186-196
2. Mishima, K. et al. (2014) Transcriptome
sequencing and pro�iling of expressed genes in
cambial zone and differentiating xylem of
Japanese cedar (Cryptomeria japonica). BMC
Genomics 15: 219
3. Nose, M and A. Watanabe (2014) Clock genes
and diurnal transcriptome dynamics in summer
and winter in the gymnosperm Japanese cedar
(Cryptomeria japonica D.Don). BMC Plant Biology
14: 308
じょうほう通信
[ 第 101 回 ]
10 分
一方、コメントの投稿は誰で
も 出 来 る わ け で は な く、
PubMed に 登 録 さ れ た 出 版 物
の著者に限られます。PubMed
Commons を 有 効 に す る た め
には NIH で収集しているメー
ルアドレスのリストと自分の持
つメールアドレスを照合するこ
とで自分自身を招待したり、既
に PubMed Commons に登録
済みのメンバーから招待を受け
たりすることで、投稿できるよ
うになります。自分自身で有効 図 4. PubMed Commons のサイン
にできるかどうかは図 4 のペー インおよび認証
ジで確認することが出来ます。
2015 年 12 月の PubMed Commons ブログの記事※3 によると、
9,500 名以上の著者が PubMed Commons に参加し、3,300 の出版
物に対して 4,000 以上のコメントを投稿している状況です。コメント
数はあまり伸びておらず頭打ちの傾向にありますが、有用なコメント
が投稿されているとのことです。またコメントのついている出版物の
内、約半数は臨床またはヘルスケア関連となっています。
自分自身に関する出版物にコメントを投稿する著者は約 20 パーセ
ントであり、これらの内 3 分の 1 は、他者からの質問や議論に対して
返信されたものだということです。運営者側は、コメントの付いた出
版物の著者に通知するサービスを開始することで、著者のコメントの
割合は増えたが、いまだ回答率は 10% を下回ったままであり、引き
続き著者のレスポンスを促進する方法に取り組んでいるようです。
PubMed は 1996 年 1 月の最初のリリースから数えると 20 周年と
なり、昨年 1 年間に 27 億回以上の検索が行われる巨大な文献検索サ
イトです。そのことを念頭に置くと、PubMed Commons の活用のス
ピードはゆっくりとしたものですが、PubMed Commons サイトへの
訪問数は、2014 年の上半期の 120 万人から 2015 年の上半期には
230 万人と倍増しており、コメントに対する関心が高まっているとの
ことです。
ぜひ PubMed Commons を上手く使いながら、目的の文献の検索お
よび情報収集、情報の発信・議論を行ってみてはいかがでしょうか。
( 木村 学 )
※1 PubMed
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
※2 PubMed Commons: Frequently asked questions
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedcommons/faq/
※3 PubMed Commons Blog: Commenting on PubMed: A Successful Pilot
http://pubmedcommonsblog.ncbi.nlm.nih.gov/2015/12/17/commentingon-pubmed-a-successful-pilot/
Editor's Note
この 10 年間、本ニュースレターは様々な生物種の遺伝資源情報を提供し
て参りましたが、林木資源の記事は実は今回が初めてです。日本人にとっ
て非常に身近な資源であり、生物種の中でもかなり古い歴史を持っている
にも関わらず、生物遺伝資源委員会に林木資源が仲間入りしたのも昨年で
した。おそらく、育成時間の違いや用途が限定的であることによって、こ
れまで他の生物種と同等に議論する機会が極端に少なかったのだと思いま
す。現在林木は建築材料としてだけではなく、環境応答やバイオマスエネ
ルギーなどの研究資源として世界的にも注目されており、ゲノム解析情報
や分子データが急速に蓄積しつつあります。渡辺先生もお書きになってい
るように、特にスギは日本固有の針葉樹であることから、その強味を活か
したモデル生物として位置づけられることを期待したいですね。(Y.Y.)
BioResource Now !
Issue Number 12 January 2016