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Target mutation breeding of flower color by taking advantage of ion-beam irradiation and genomic information

イオンビームとゲノム情報を活用した狙い通りの花色突然変異育種

田中 淳

Tanaka, Atsushi

2007年度から5研究機関によるコンソーシアムとして5年間研究を行ってきた、生物系特定産業技術研究支援センターの異分野融合研究支援事業課題「イオンビームとゲノム情報を活用した効率的な花き突然変異育種法の開発」の成果を特集としてまとめるにあたり、著者がコーディネーターとして「Preface」を記載した。コンソーシアムでは、突然変異形質として最も研究が進んでいる花色をとりあげ、"夢の育種目標"として、ゴールドなどの輝く色調のカーネーションや匍匐性でありながら赤色のペチュニア、また、芳香シクラメンにはない赤色や青紫色の品種開発を設定した。これらの目標を達成するために、(1)ゲノムの情報をしっかりと収集して潜在的にもっている変異花色のバリエーションを推測することによって新花色開発のための候補品種を選定し、(2)その候補品種に、段階的照射(繰り返し照射)などの工夫を重ねたイオンビーム照射を行い、さらには、(3)遺伝子・色素マーカーを開発して、数ある突然変異体の中から、目的の変異を選抜して最適の品種を開発するという方針で進め、見事に目標を達成した。

We launched a project to overcome the randomness of mutation and to develop logical and efficient mutation breeding by taking advantage of both ion-beam irradiation and genomic information. This research was supported by a five-year grant from the Research and Development Program for New Bio-industry Initiatives of the Bio-oriented Technology Research Advancement Institution (BRAIN). To achieve our purpose, we focused on flower-color mutations, because flavonoid biosynthesis is one of the most well-known molecular mechanisms in higher plants. We envisioned four ideal target plants for mutation breeding. These were glittering carnation, red creeping petunia, and blue-purple and crimson fragrant cyclamen. Several new factors that strongly affect flower color were identified from this project: (1) Non-acylation was found in a glittering carnation petal. (2) A loss-of-function mutation in GST (glutathione S-transferase) caused not only a decrease of pigmentation but also a change in flower color in carnation. (3) Carnation flower color was strongly affected by the function of AA5GT (acyl-glucose dependent anthocyanin 5-glucosyltransferase). (4) Delphinidins caused cyclamen flowers to turn red-purple. (5) A decrease in flavonol metabolism caused increased amounts of pigmentation in cyclamen flowers.

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パーセンタイル:72.85

分野:Biotechnology & Applied Microbiology

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