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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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渡辺 敦史
九州大学大学院農学研究院准教授

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

分子データの蓄積とその活用

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。

「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。

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。

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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。

参考文献
1. Miyamoto et al. (2015) Construction of a corecollection 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 incambial zone and differentiating xylem ofJapanese 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。PubMedCommons 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/

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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：brnews@shigen.info

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.)

バイオリソース情報(NBRP)
www.nbrp.jp/(SHIGEN) www.shigen.nig.ac.jp/indexja.htm(WGR)
www.shigen.nig.ac.jp/wgr/(JGR)
www.shigen.nig.ac.jp/wgr/jgr/jgrUrlList.jsp

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Issue Number 12 January 2016