NTT公司與東京都立大學研究生院理學研究科的岡本龍史教授組成的聯合研究團隊，以三大谷物之一的水稻為對象，在全球首次確立了同時雜交4個品種的技術，實現了既往方法難以達成的一次性組合4個品種特性的水稻培育。相關成果8月20日發表於英國科學期刊《New Phytologist》。
圖1 研究概要圖（圖片提供：NTT・東京都立大學）
NTT在兼顧零環境負荷與經濟成長的環境能源願景「NTT Green Innovation toward 2040」框架下，正在持續推進有助於實現低環境負荷農業的植物育種技術。作為其中一環，與東京都立大學的聯合研究團隊正在研發植物育種技術，致力於培育產量高，功能性優異，同時具備CO₂吸收能力高、化學肥料和農藥需求量少的農作物。
在植物育種領域，透過人工授粉等方式組合兩個不同品種的雜交技術，以及透過藥劑處理等手段增加基因組套數的多倍化技術，一直被視為重要手段。
然而，這些既往方法都存在缺陷。常規雜交基本上一次只能對兩個親本進行雜交。因此，透過單一物種內雜交得到的子代擁有與親本相同數量的基因組，無法獲得多倍化帶來的優勢。此外，藥劑處理等方式實現的多倍化僅擴增單一品種的基因組，無法獲得依靠不同親本來源基因組組合所帶來的雜交優勢。
但換個角度思考，如果能夠實現「在整合多個親本來源基因組的同時完成多倍化」，便可同時兼具雜交與多倍化兩項技術的優勢，有望將其作為一種新的育種方法加以應用，從而培育具備前所未有的優良特性的農作物。
基於這一思路，聯合研究團隊此次利用將植物中分離出的卵細胞與精細胞融合的顯微授精法（IVF法），在全球首次成功實現了既往方法難以做到的伴隨4個品種雜交的多倍化。
透過IVF法制備出受精卵，經過培養獲得植物體的方法，已在三大谷物水稻、小麥、玉米中確立。重要的是IVF法能夠靈活設計融合的卵細胞、精細胞的數量與組合這一點。
本次研究中以水稻為模型案例，透過應用IVF法，製作出融合了4個親本品種（二倍體的粳稻型日本晴和臺中65號、aus型（南亞稻亞群）卡薩拉斯、秈稻型IR26）來源的卵細胞與精細胞的受精卵。
此外，透過培養該受精卵，研究人員成功培育出同時擁有4個親本來源基因組且基因組套數增至通常2倍的4倍體雜種水稻（Quad）。
對培育得到的Quad品系進行評估後發現，該品系表現出與親本品種差異顯著的性狀。其長勢旺盛，成熟期的株高與劍葉長度達到4個親本品種中最優品種的同等水平，甚至超過該品種。
此外，種子的長、寬、厚度均超過所有親本品種，十粒糙米重量達到4個親本品種平均值的約1.7倍。即便與以日本晴、卡薩拉斯兩個品種作為親本培育得到的4倍體雜種相比，Quad的十粒糙米重量也明顯更高，這表明透過4倍體化技術，有望實現比既往方法豐產性更優異的水稻培育。
值得特別指出的是，僅以日本晴作為親本品種培育得到的4倍體植株幾乎無法結實，而Quad則和各個親本品種一樣能夠大量結籽。這一結果表明，透過組合多個不同基因組獲得的Quad多倍體，能夠克服單一水稻品種多倍化所產生的稔性（植物正常形成花粉與種子、繁衍後代的能力）下降問題。
研究團隊後續將對培育的水稻多親雜種，詳細解析其豐產性、環境脅迫耐受性以及品質相關性狀，在闡明多親雜種化對作物產量、食味與功能性所產生影響的同時，力爭驗證其作為實用品種的應用價值。
本次研究確立的技術不僅適用於水稻，還有望應用於已確立IVF法的其他植物物種，因此，研究團隊後續將推進適用於各類植物物種的IVF體系建構以及可優化雜交品種組合的技術開發，以此實現該技術適用範圍的拓寬與效果的最大化。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：New Phytologist
論文：Instant generation of four-parent-derived autotetraploid rice through an in vitro fertilisation system
DOI：doi.org/10.1111/nph.71493
