理化学研究所、植物遺伝子実験材料の串刺しデータベース「ＳＡＢＲＥ」を公開
植物遺伝子実験材料の串刺しデータベース「ＳＡＢＲＥ」を公開
－ “スーパー作物”の開発に貢献するためのツールを確立 －
◇ポイント◇
●「ＳＡＢＲＥ（セイバー）」でポプラ、タバコなど４種の類似遺伝子情報を串刺し
●個々の植物の遺伝子から、互いに似た機能を持つ遺伝子の探索が可能
●シロイヌナズナで得られた機能解析の情報・実験方法を、有用作物の開発に活用
独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）は、植物（シロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、ポプラ、タバコ）の植物間の遺伝子情報を横断的に検索できるデータベース「ＳＡＢＲＥ（セイバー）（※１）」を開発、公開しました。これは、理研バイオリソースセンター（以下ＢＲＣ、小幡裕一センター長）情報解析技術室の深海 薫（ふかみ かおる）室長と同センター実験植物開発室の小林正智室長らが開発しました。
地球温暖化などの環境問題による耕地の減少、人口爆発による食料問題が深刻化する中、こうした課題の解決を強く意識して生産性の高い“スーパー作物”作出のための研究が進められています。この一連の研究で特に重要なのは、塩害、冷害など厳しい環境に耐えるために働く遺伝子や、たくさんの実（種子）をつけることに関係する遺伝子といった、作物として有用な性質を担う遺伝子の探索です。近年のモデル植物を用いた遺伝子解析研究の成果はめざましく、これらの有用な遺伝子が、特にシロイヌナズナにおいて明らかにされてきています。したがって、シロイヌナズナの有用遺伝子と相同性のある作物の遺伝子を探し、品種改良することで、栽培に適した有益な作物をつくる手がかりを得ることができます。
開発グループは、実験植物開発室が提供している４種類の植物遺伝子リソース（シロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、ポプラ、タバコ培養細胞）を、遺伝子配列の類似度をもとに、植物間で互いに似た機能を持つと思われる遺伝子を串刺しにしたデータベース ＳＡＢＲＥを開発しました。ＳＡＢＲＥを用いると、たとえば遺伝子の機能解析が進んでいるシロイヌナズナの情報を、改良しようとする個々の植物の遺伝子の機能推定に活用することができます。同時に、有用な機能を持つ遺伝子情報をもとに、他の植物でそれと似た機能を持つ遺伝子リソースを探すことができます。今後、大豆や白菜などの作物遺伝子もＳＡＢＲＥで取り扱う準備を進めており、幅広い植物種から役に立つ“スーパー作物”の作出に貢献できる有益なツールとなることが期待できます。
本データベースは、理研ＢＲＣ実験植物開発室のホームページ（ http://www.brc.riken.jp/lab/epd/ ）より、６月２７日に公開する予定です。
１．背 景
人類は農耕を開始して以来、長い年月をかけて、より有利な性質を持つ植物を選抜し続け、新たな有用作物として栽培してきました。近年のバイオテクノロジーの進歩により、そうした植物の性質が、遺伝子によって決まっていることがわかってきました。植物遺伝子の機能解析は、モデル植物としてシロイヌナズナを用いて進んできています。シロイヌナズナは雑草ですが、いろいろな点から研究用に優れている（※２）ため、解析が進められてきました。この１５年ほどの間に、植物の数多くの課題（※３）が、シロイヌナズナを用いて研究され、さまざまな遺伝子の機能（※４）が明らかにされてきています。
このようなシロイヌナズナの研究成果は、有用作物の品種改良へも利用可能ですが、そのためには、品種改良では何が課題で、それにはどんな研究成果が利用できるのか、両者の関連性がわかる必要があります。しかし今日の植物研究のほとんどは、それぞれの種で独立に行われており、その成果の１つであるデータベースもまた、種ごとに構築されているのが現状です。
そこで、種ごとに存在する植物データベースを種横断的に検索し、シロイヌナズナ研究で蓄積した知見を他の植物の研究に活用できるようにするため、ＳＡＢＲＥを開発しました。
２．データベースの概要
シロイヌナズナでは、そのゲノム配列や遺伝子などの情報が、アメリカを中心とした植物科学の研究者の国際的な連携によってＴＡＩＲ（テア）（※５）と名づけたデータベースにまとめられ、研究者に公開されています。ＳＡＢＲＥでは、このＴＡＩＲの遺伝子配列データを「串」にして、類似の配列を持つ植物の遺伝子リソースを、遺伝子ごとに串刺しにしました。
具体的には、理研ＢＲＣで提供している植物遺伝子リソース（シロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、タバコの培養細胞、ポプラ）が持つ遺伝子配列情報と、シロイヌナズナＴＡＩＲの遺伝子配列との類似度を調べ、その結果をＳＡＢＲＥに集約しました（図１）。ＢＲＣ実験植物開発室では、シロイヌナズナに関して、遺伝子や種々のノックアウトラインの種子を、またヒメツリガネゴケ、ポプラ、タバコの培養細胞に関しては遺伝子を収集・保存・提供しています。
開発したＳＡＢＲＥは、検索をかけたＢＲＣの植物遺伝子リソースに似た配列を持つＴＡＩＲの遺伝子、さらにそのＴＡＩＲの遺伝子から類似の配列を持つ全てのＢＲＣリソースを、瞬時に引き出すことができます。ＢＲＣリソース番号（※６）、ＡＧＩコード（※７）あるいはキーワードを入れることで、相同な遺伝子配列を持つ植物の、例えば有用物質の代謝酵素などのリソースを探し出すことができます（図２）。また、このＳＡＢＲＥを用いることで、４つの植物リソースの遺伝子に相同性のあるシロイヌナズナ遺伝子のくわしい機能を知ることができ、さらにその遺伝子が植物にどんな影響を及ぼすのかを予測することができます。ＳＡＢＲＥでは、有用作物の作出に欠かせないこうしたデータを得ることができ、新品種開発に大きなヒントを与えています。
これらのデータベースには、特別なツールは不要で、家庭などで利用している一般のウェブブラウザ（インターネットエクスプローラ、ファイアフォックスなど）を用いてアクセスすることができます。
このようにＳＡＢＲＥは、シロイヌナズナ研究者のために作られたＴＡＩＲデータベースの情報をＢＲＣのリソースデータベースと統合することにより、他の植物の研究者にも容易に活用できるようにしたものです。ＢＲＣのリソースデータベースからは個々の実験材料の特性や入手方法が得られるので、ＳＡＢＲＥによって得られた情報から、それをもとに行う実験に必要な情報もまた、ＳＡＢＲＥを用いて得ることができます。
３．今後の期待
ＳＡＢＲＥは、モデル生物での研究成果を、種を超えて活用するのに必要な情報をもたらします。今後ＳＡＢＲＥに大豆や白菜などの作物遺伝子の情報を取り込み、モデル植物研究と作物の品種改良研究の間の垣根を取り払い、農業的に重要な作物の品種改良に貢献できるツールとして発展させる予定です。このシステムを利用して、将来的にはＢＲＣが提供しているマウスなどの動物リソース版ＳＡＢＲＥの開発にもつなげていきたいと考えています。
＊補足説明などは、添付資料をご参照ください。