著者の所属・活動拠点の国は、コロンビア、ナイジェリアです。

掲載誌：Crop Breeding Genetics and Genomics

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

キャッサバは世界の主要な主食作物のひとつで、食料や飼料、でんぷんや粉などの工業原料に使われる貯蔵根のために栽培されています。そのため、根の品質がキャッサバの生産から加工・消費までを通じて重要になります。品質の指標として、論文は次の5つを扱っています。乾物含量は根に含まれる水分以外の成分の割合で、でんぷん収量に直結します。総カロテノイド含量とβ-カロテン含量は栄養面の指標です。シアン化水素（HCN）含量は安全性に関わります。根は分解されると有毒なシアン化水素を生じる成分を含み、品種によっては苦味の原因にもなります。吸水量は根を加熱したときの水の吸い込みやすさを示す値で、消費者が重視する食感や調理品質と結びついています。

研究チームは、遺伝的背景の異なる多くの親に由来する集団を用い、2種類の遺伝子型判定技術を組み合わせることで、これらの形質を左右するゲノム上の領域をより確実に見つけ出し、検証できると考えました。目的は、根の品質の遺伝的なしくみの理解を深めることと、DNA上の目印（マーカー）を使って望ましい個体を選ぶ「マーカー利用選抜」に役立つ情報を得ることです。

何を、どのように調べたか

コロンビアのパルミラで、300の遺伝子型（系統）からなる多親由来の集団を畑で栽培しました。各系統は6株を1列に植え、一部の系統は2反復で配置しました。栽培は2023/2024年、2024/2025年、2025/2026年の連続する3作期にわたり、いずれも植え付けから11か月後に根を収穫しました。

乾物含量、総カロテノイド含量、β-カロテン含量は、すりおろした根のペーストに近赤外光を当てて成分を推定する近赤外分光法で測りました。これにシアン化水素含量と、加熱20分後および30分後の吸水量を加えて評価しました。3作期のデータは、系統、年、系統と年の組み合わせなどの影響を分けて扱う統計モデルで解析しました。そのうえで、形質のばらつきのうち遺伝で説明される割合（広義の遺伝率）を推定しました。

DNAの情報には、同じ集団について以前の研究で得られた2種類のデータを使いました。ひとつは配列解読に基づく方法（GBS）、もうひとつは決まった位置を調べるマーカーセット（DArTag）で得た一塩基多型（SNP）です。これらを使い、ゲノム全体のマーカーと形質の関連を網羅的に調べる全ゲノム関連解析（GWAS）を行いました。さらに、見つかったマーカーの周辺に関連の強い近傍マーカーがあるかを確認しました。2つの技術で見つかった位置は、同じ参照ゲノム上の座標にそろえて比較しました。

主な報告結果

5つの形質のうち、遺伝で説明される割合を示す遺伝率は0.58から0.96と全体に高い値でした。総カロテノイド含量が0.96で最も高く、β-カロテン含量が0.95、シアン化水素含量が0.92、乾物含量が0.90と続きました。吸水量は20分後が0.58、30分後が0.70で、他の形質より低くなりました。

系統間の平均値は、乾物含量が40.21%（33.48〜45.41%）、シアン化水素含量が62.90µg/g（1.40〜209.18µg/g）でした。総カロテノイド含量は1.23µg/g、β-カロテン含量は0.88µg/gです。集団の大半は白い果肉の系統で、カロテノイドは多くの系統で低い値でした。形質どうしの関係では、総カロテノイドとβ-カロテンが非常に強く連動していました（相関係数0.95）。乾物含量とシアン化水素含量の間には、弱い正の相関（0.27）がみられました。

全ゲノム関連解析では、乾物含量、シアン化水素含量、総カロテノイド含量、β-カロテン含量、20分後の吸水量について、関連する領域が見つかりました。30分後の吸水量では、有意な領域は検出されませんでした。

カロテノイド関連の2形質では、どちらの技術でも1番染色体に主要な領域が見つかりました。GBSのあるマーカーは、総カロテノイド含量のばらつきの48.11%、β-カロテン含量の49.56%を説明しました。DArTagのマーカーは、両形質のばらつきの80%以上を説明しました。両技術が示した位置の差は約210kbです。DArTagのマーカーは、カロテノイドを作る経路の最初の段階を担う酵素、フィトエン合成酵素の遺伝子（MePSY1）の内部にありました。

シアン化水素含量では、どちらの技術でも16番染色体が主要な領域として示されました。両者の位置の差は約111kbで、DArTagのマーカーは最大でばらつきの36.31%を説明しました。これまでの報告で知られる領域に加え、2、6、7、8、13番染色体でも新たな位置が見つかりました。一方、乾物含量と20分後の吸水量については、2つの技術が示した主要な領域が別々の染色体にありました。

この報告が示すこと

研究チームによると、関連する領域が複数の染色体に分かれていたことから、根の品質はゲノムの広い範囲にある多くの遺伝子の影響を受けていると考えられます。乾物含量とカロテノイドについては、大きな効果をもつ少数の遺伝子が関わっている可能性も示されました。カロテノイドの1番染色体の領域とシアン化水素の16番染色体の領域は、異なる技術でも再現されました。研究チームはこれを、これらの領域が確かなものである根拠とみなしています。吸水量の遺伝的な手がかりが弱かったことは、調理品質が環境の影響を強く受けるという過去の報告と合っていると論文は述べています。

論文は限界も挙げています。一部の遺伝子型をもつ系統が少ない場合、マーカーが説明するばらつきの割合が大きく見積もられやすいため、慎重に解釈する必要があります。独立した、より大きな集団での検証が欠かせないとしています。乾物含量や吸水量で技術間の結果が一致しなかった理由については、マーカーの密度や分布の違いなどが考えられるとしています。マーカーの近くにある候補遺伝子についても、関連が見つかっただけでは原因とは言えず、機能の確認が必要だとしています。研究チームは、既知の領域の確認と新たな関連の発見を通じて、この成果がキャッサバの品種改良の基盤になると結論づけています。

原著論文の著者・所属：Kwame Obeng Dankwa（1 Plant Breeding Program, Life and Earth Sciences Institute (Including Health and Agriculture), Pan African University, Ibadan 200132, Oyo State, Nigeria 2 International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Jorge Luis Luna Melendez（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Jhon Larry Moreno Alzate（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Maria Alejandra Ospina（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Luis Londoño（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Sandra Milena Salazar（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Nelson Morante（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）、Bunmi Olasanmi（Department of Crop and Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, University of Ibadan, Ibadan 200005, Nigeria）、Winnie Gimode（International Center for Tropical Agriculture (CIAT), Km 17, Recta Cali-Palmira, Palmira 763537, Colombia）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Kwame Obeng Dankwa, Jorge Luis Luna Melendez, Jhon Larry Moreno Alzate, et al. Genome-Wide Association Study of Root Quality Traits in Cassava (Manihot esculenta Crantz). Crop Breeding Genetics and Genomics 2026-11-09. DOI: 10.20900/cbgg20260025. 原著ライセンス：CC BY.