授賞対象分野「生物生産、生命環境」分野「生物生産、生命環境授賞業績

ゲノム解析手法の開発を通じた近代作物育種への貢献
スティーブン・タンクスリー博士
概1954年4月7日生まれ（61歳）
コーネル大学名誉教授

要

人類は、農業を始めて以来、優れた作物を求めて品種改良を行ってきました。多くの場合、その手法は経験と勘と偶然に頼ったものでしたが、1980 年代以降にゲノム解析技術が急速に進歩したことで大きく進歩しました。そして、この分野をリードし続けたのがスティーブン・タンクスリー博士です。
博士は、ゲノム解析により作物の染色体地図を作成し、その後、果実の大きさなど農業の生産性に関連した遺伝子を同定するなど、品種改良に役立つゲノム解析手法を開発しました。博士の研究がもたらしたゲノム情報と育種技術の融合は、優れた形質を持つ作物の選択精度を高め、求められる作物の計画的育種とかかる時間の短縮に大きく貢献しました。

経験と勘に頼った品種改良から分子遺伝学を応用した品種改良へ
私たち人類が農業を始めたのは、今から 1～2 万年前のことだと考えられています。それまで食物にしていた野が発見された1980 年代に入ると、作物のゲノム解析技術が急速に進歩したことで、品種改良は新たな時代を迎えました。

トマトの染色体地図を作成
実の大きさのQTLを解明

生の植物を、自らの手で作物として栽培し始めました。
その長い試行錯誤の過程で、人類は作物のなかから収穫

1980 年代、この分野で最初の大きな業績を上げたのが、量の多い個体、病害虫に強い個体などを選別したり、優スティーブン・タンクスリー博士です。ニューメキシコ

れた個体同士を交配するなど「品種改良」にも取り組み、州立大学（1981 ～ 1985 年）やコーネル大学（1985 年以降）多様な「作物」を作り出してきました。

で植物分子遺伝学や品種改良の研究に携わっていた博士

こうした伝統的な品種改良の多くは経験と勘と偶然には、当時開発された RFLP（Restriction Fragment Length頼ったものでしたが、そこに「科学の目」が加えられたの

Polymorphism：制限酵素断片長多型）法を用いてトマトは 19 世紀のことです。グレゴール・ヨハン・メンデルは、やイネなど、作物のDNAのどこに重要な遺伝子があるか

エンドウマメを 2 系統交配したときに、子孫に現れる形を示す「染色体地図」の作成に挑戦したのです。

質（生物のもつ性質や特徴）には一定の法則があることを

RFLP 法は、DNA を制限酵素で切断し、断片の長さか実験で明らかにしました。これが、よく知られた「メンデら「個体ごと」の染色体の特徴を分析する手法です。塩基ルの法則」です。

配列がまったく同じならば切断された断片の長さも同じ

メンデルの法則は、科学的な品種改良を進めることにつながりましたが、この法則どおりの結果が出るのは、03になり、一部の遺伝子が異なれば断片の長さが異なるからです。

「豆の色が黄色か緑か」「シワがあるか無いか」といった個

まず博士は、この RFLP 法を用いてトマトの染色体地体の「質的」な違いを決める遺伝子（質的形質遺伝子）に関図を作成することに成功しました。そして、個体ごとに係する性質で、多くは単独の遺伝子でした。

断片の長さが異なる部分の位置情報を解析（遺伝子マッピそれに対して「より大きく育つ」「たくさん実る」「早くング）し、そこから染色体の上に存在する 6 つの QTL が花が咲く」「病害虫に対して抵抗力がある」など、私たちトマトの実の大きさと関係していることを明らかにしたが作物に求める性質の多くは、単独の遺伝子による「クロのです。

かシロか」で決まる質的な違いではありません。これら

この研究成果が 1988 年の『 Nature 』誌に掲載されると、の形質は、染色体上の複数の遺伝子と環境要因が複雑に動物、植物にかかわらず、品種改良に携わっている世界作用することで決定されるもので、こうした遺伝子のこ中の研究者は色めき立ちました。論文が示すように、重とを「QTL（Quantitative Trait Loci：量的形質遺伝子）」

要な形質にかかわるQTLを「DNAマーカー」、つまりDNAと呼んでいます。の「目印」とすれば、品種改良における個体の選別に科学20 世紀に入っても、この QTL で決定される形質に関的な裏付けができるからです。こうした研究の革新性がしては、経験と勘に頼った品種改良が行われていました

認められ、博士は 1995 年に米国科学アカデミーの会員にが、遺伝子が存在する 2 本鎖のDNAを切断する制限酵素選出されました。

DNAマーカーの利用により効率の良い品種改良が実現
1990 年代、2000 年代に入ってもタンクスリー博士は、品種改良および植物遺伝学をリードする存在であり続けました。研究の一つは、私たち
人類が野生種の植物のどの遺伝子を利用することで現生種を生み出して量的形質遺伝子（QTL：Quantitative Trait Loci ）

作物の背の高さ、収量、花の咲く時期などを左右している遺伝子群（右写真）
質的形質遺伝子：メンデルの法則のエンドウ豆の「黄と緑」、「丸としわ」など

きたか、その起源を明らかにするこ穂の大きさとでした。

ると、果実の大きさが数百倍にもなっていると博士は論文で指摘しています。博士は、果実の大きさが異なるトマトを交配し、遺伝子マッピングを行うことで、トマトの大きさに関与している主要な QTL について研究を続けてきました。その結果、実の大きな現生種では特定の遺伝子の転写量が少なくなる変化が起きているのに対し、実の小さな野生円の大きさはひとつの量的形質に関わる個々の遺伝子の寄与率を示す
12C3LOD 値；表現型と DNAマーカーの位置関係を推定する統計学的値

BA

CB

DA

D

LOD 値にありますが、原種と現生種を比べ量的形質遺伝子は複数の染色体に存在する

例えば、トマトの野生原種は南米

作物全体の大きさ

閾値123

染色体上の位置のトマトでは転写量が多いことなどを解明しました。
博士は、こうした変異はトマトのの果実を意図的に選ぶことで加速したと考えています。このほか、博士の研究は、病害虫に対する耐性を高める遺伝子の解明など、多岐にわたっています。
そして、博士の研究に先導されるように、世界中で DNA マーカーを利用した品種改良が行われるようになりました。日本では、主食である
イネについて、「いもち病など病害虫に対する耐性」「耐冷性」「出穂性（早生・晩生の違い）」「食味」など、農寄与率の高い遺伝子をＤＮＡマーカーで選ぶ

栽培過程で生じ、私たち人類が大型作物を改良する作用の強い
DNAマーカー

寄与率の高い遺伝子の染色体地図における位置情報（DNAマーカー）

弱いDNAマーカー

親強子孫
弱☆

☆

☆

業 上 重 要 な 形 質 に か か わ るDNA
マーカーを利用して新品種の育成がDNAマーカーによる優良子孫個体の選抜（MAS）：どちらの親の染色体断片を受け継いだか正確かつ迅速に判別できる☆ 強い DNAマーカーを持つ子孫進められ、そのなかから優れた品種も生まれています。
また現在、品種改良において最も重要なテーマの一つしています。

が地球温暖化に対する適応策といえます。急速に進む気

このようにスティーブン・タンクスリー博士の研究が候変動に農業が適応できなければ、深刻な食糧不足をももたらした新たな時代の育種は、これからも食糧の安定たらすでしょう。温暖化に適応した品種をいかに迅速か的な増産の実現をもたらすなど、私たち人類の未来を切つ的確に作り出すか。そこでもタンクスリー博士がリードり拓くために最も重要な技術の一つといっても過言ではしてきた「 DNA マーカーの開発とその利用による育種」ありません。

（MAS：Marker Assisted Selection）は重要な役割を果た

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