⽣殖隔離と異質倍数種形成
研究期間：2002〜2023年

研究背景・⽬的
背景ある「種」に属する個体は、同じ種の個体と交配するが、他種の個体とは⾃然状態で交雑できない、もしくは、極めて交雑しにくい。「⽣殖隔離」と呼ばれるこの現象は遺伝⼦型に影響され、その強弱が、しばしば、個体間や集団間で異なることが知られている。⽣殖隔離は、種間交雑によって⽣じる異質倍数種の形成において重要な役割を果たすと考えられるが、その様態は分かっていない。

⽬的

種間交雑によって⽣じた異質倍数種である普通系コムギ（Triticum aestivum L.、AABBDDゲノム）の祖先種タルホコムギ（Aegilops tauschii Coss.、DDゲノム、穂の形状は右図参照）と栽培⼆粒系コムギ（ Triticum turgidum L.、AABBゲノム）の⽣殖隔離の様態を明らかとし、普通系コムギの形成においてどのような役割を果たしたのかを考察する。

実験概要
実験１（花粉⽣産能⼒の調査）
タルホコムギの種内には、分布パターンが異なる3つの系統群（TauL1、TauL2、TauL3）が存在する（右図）。種の分布域全体をカバーする201系統 [TauL1（130系統）、TauL2（66系統）、TauL3（5系統）] を栽培し、葯⻑を計測した。

実験２（交雑親和性の調査）
上記の201系統から選抜した85系統のタルホコムギを栽培⼆粒系コムギLangdon品種と⼈⼯交雑し、着粒率（すなわち、交雑親和性）を計測した。

データ解析（主成分分析）
85系統のタルホコムギについて実験データを主成分分析し、第１主成分スコアを地図にプロットした。

結果と考察
実験1 TauL2とTauL3のタルホコムギは、TauL1よりも花粉⽣産能⼒が⾼いことが明らかとなった（a) 。
実験2 TauL2とTauL3のタルホコムギは、TauL1よりもLangdon品種との交雑親和性が⾼いことが⽰された（b) 。
データ解析 主成分分析の結果（c）、Langdon品種との⽣殖隔離の程度が弱いタ b
ルホコムギ（主にTauL2)はカスピ海南岸に多く⾃⽣することが⽰された（d）（●TauL1、+TauL2、◆TauL3）。

cbd

考察 TauL2は普通系コムギDゲノムと遺伝的に近いことが知られている。これらのことから、⽣殖隔離の強弱が、どのタルホコムギが普通系コムギの祖先となるかを決める鍵となった可能性が⽰唆された。

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 植物遺伝学研究室
松岡 由浩 連絡先：pinehill@port.kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1.

Matsuoka Y. 2023. Phylogeographic and quantitative trait locus analysis of the abilityof Aegilops tauschii Coss., the D genome progenitor of common wheat, to cause
genome doubling in the F1 hybrids with Triticum turgidum L., the AB genomeprogenitor. Genetic Resources and Crop Evolution 70: 763‒773.

2.

Gogniashvili M, Matsuoka Y, Beridze T. 2021. Genetic analysis of hexaploid wheat(Triticum aestivum L.) using the complete sequencing of chloroplast DNA andhaplotype analysis of the Wknox1 gene. International Journal of Molecular Sciences 22:12723.

3.

Matsuoka Y, Mori N. 2020. Reproductive and genetic roles of the maternal progenitor
in the origin of common wheat (Triticum aestivum L.). Ecology and Evolution 10:13926‒13937.

4.

Kishii M, Huerta J, Tsujimoto H, Matsuoka Y. 2019. Stripe rust resistance in wild wheat
Aegilops tauschii Coss.: genetic structure and inheritance in synthetic allohexaploid
Triticum wheat lines. Genetic Resources and Crop Evolution 66: 909‒920.

5.

Matsuoka Y, Takumi S. 2017. The role of reproductive isolation in allopolyploid
speciation patterns: empirical insights from the progenitors of common wheat.
Scientific Reports 7: 16004.

6.

Saisho D, Takumi S, Matsuoka Y. 2016. Salt tolerance during germination and seedling
growth of wild wheat Aegilops tauschii and its impact on the species range expansion.
Scientific Reports 6: 38554.

7.

Matsuoka Y, Takumi S, Kawahara T. 2015. Intraspecific lineage divergence and its
association with reproductive trait change during species range expansion in central
Eurasian wild wheat Aegilops tauschii Coss. (Poaceae). BMC Evolutionary Biology 15:
213.

8.

Matsuoka Y, Takumi S, Nasuda S. 2014. Genetic mechanisms of allopolyploid
speciation through hybrid genome doubling: novel insights from wheat (Triticum andAegilops) studies. International Reviews of Cell Molecular Biology 309C: 199‒258.

9.

Matsuoka Y, Nasuda S, Ashida Y, Nitta M, Tsujimoto H, Takumi S, Kawahara T. 2013.
Genetic basis for spontaneous hybrid genome doubling during allopolyploid speciationof common wheat shown by natural variation analyses of the paternal species. PLoS
ONE 8: e68310.

10.

Matsuoka Y. 2011. Evolution of polyploid Triticum wheats under cultivation: the role ofdomestication, natural hybridization and allopolyploid speciation in their diversification.
Plant and Cell Physiology 52: 750‒64.

11.

Matsuoka Y, Nishioka E, Kawahara T, Takumi S. 2009. Genealogical analysis ofsubspecies divergence and spikelet-shape diversification in central Eurasian wild
wheat Aegilops tauschii Coss. Plant Systematics and Evolution 279: 233-244.

12.

Matsuoka Y, Takumi S, Kawahara T. 2008. Flowering time diversification and dispersal
in central Eurasian wild wheat Aegilops tauschii Coss.: genealogical and ecologicalframework. PLoS ONE 3: e3138.

13.

Matsuoka Y, Aghaei M, Abbasi M, Totiaei A, Mozafari J, Ohta S. 2007. Durum wheat
cultivation associated with Aegilops tauschii in northern Iran. Genetic Resources andCrop Evolution 55: 861‒868.

14.

Matsuoka Y, Takumi S, Kawahara T. 2007. Natural variation for fertile triploid F1 hybrid
formation in allohexaploid wheat speciation. Theoretical Applied Genetics 115: 509‒
518.

15.

Matsuoka Y, Nasuda S. 2004. Durum wheat as a candidate for the unknown female
progenitor of bread wheat: an empirical study with a highly fertile F1 hybrid with
Aegilops tauschii Coss. Theoretical Applied Genetics 109: 1710‒1717.