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論文

Crossbreeding of a metallic color carnation and diversification of the peculiar coloration by ion-beam irradiation

岡村 正愛*; 中山 真義*; 梅基 直行*; Cano, E. A.*; 長谷 純宏; 西崎 雄三*; 佐々木 伸大*; 小関 良宏*

Euphytica, 191(1), p.45 - 56, 2013/05

 被引用回数:27 パーセンタイル:79.86(Agronomy)

液胞内アントシアニン凝集(AVI)によって特殊なdusky花色を発色するカーネーション系統がわずかではあるが知られている。特殊花色は非アシル化アントシアニンを含むAVIの存在と強く相関のある単一劣勢因子によって支配されることが遺伝様式から示唆されている。われわれは、カーネーションの特殊花色を多様化するため、交配育種によって新奇なメタリック花色を発色する青色系カーネーションを作出した。さらに、この系統にイオンビームを照射することにより、赤,赤紫及びクリムゾン系のメタリック花色系統を作出した。すべてのメタリック花色系統はアントシアニンマリル基転移酵素の転写産物を持たなかった。また、dusky花色のカーネーションと比べて、強く凝集したAVIと透明の液胞を持つ向軸側の表皮細胞を有していた。これらの結果から、(1)AVIを生成する因子はアントシアニンマリル基転移酵素の不活化によること、(2)向軸側表皮細胞のAVIがメタリック調花色を発色すること、(3)イオンビームがアントシアニン構造とAVIの凝集程度を変化することにより、メタリック花色の拡大に有用であることを示した。

論文

Advances of mutagenesis in flowers and their industrialization

岡村 正愛*; 田中 淳; 百瀬 眞幸*; 梅本 直行*; Silva, J.*; 戸栗 敏博*

Floriculture, Ornamental and Plant Biotechnology; Advances and Topical Issues, Vol.1, p.619 - 628, 2006/00

初のバイオ・材料専用施設であるイオン照射研究施設(TIARA)が原子力機構(旧日本原子力研究所)に設置されたのに伴い、世界に先駆けて植物へのイオンビーム照射による突然変異誘発の特徴解析が進められた。その結果、モデル材料であるシロイヌナズナに炭素イオンビームを照射した場合、誘発突然変異率は$$gamma$$線などに比べて平均17倍誘発率が高く、誘発される変異は逆位や転座などの大きな構造変化が生じやすいという特徴を見いだした。また、キクやカーネーションなどへの照射では、$$gamma$$線などでは得られなかったような新しい花色や花型の変異が高頻度で誘発され、イオンビームは誘発する変異スペクトルも広いことがわかった。特に、キリンビール植物開発研究所の岡村らは、「ビタル」の葉片培養系に炭素イオンビームを照射したのち、その再分化したカーネーションの花色を調査した。対照実験として、変異原として最もよく用いられるエチルメタンスルフォン酸(EMS)や$$gamma$$線などが用いられた。チェリー色から異なった単一色への変異では、EMSや$$gamma$$線では、薄桃, 桃や赤色への変異を誘発するのに対して、炭素イオンではサーモンや黄, クリームなど、さまざまの花色変異が誘発された。一方、花形については、$$gamma$$線で花弁が剣弁から丸弁状になったものがわずかに得られたが、多くは炭素イオンで丸弁やナデシコ形花弁などの変異が誘発された。またその変異も、例えば、剣弁, やや剣弁, やや丸弁, 丸弁、などと連続した変異が得られた。さらに、非常に珍しい「バラ咲き」様の花形などの作出にも成功し、文字通り、色とりどり、形とりどりのカーネーション品種が育成された。その他、トランスポゾンによる花の育種に関する研究事例も紹介する。

口頭

Flower breeding by quantum beam technology and their commercialization

岡村 正愛*; 百瀬 眞幸*; 梅基 直行*; 戸栗 敏博*; 田中 淳; 長谷 純宏; 山口 博康*; 森下 敏和*

no journal, , 

本発表では、量子ビーム技術を利用した花卉園芸品種の作出について紹介する。われわれはこれまで、イオンビームをカーネーション等の花卉育種へ利用し、イオンビーム照射が$$gamma$$線に比べて変異スペクトルが広く、新しい花色や花形のカーネーションを作出できることを明らかにした。また、ガクの形状,茎表面のワックス並びに脇芽の数といった栽培上有用な形質を付与できることも明らかになった。この技術を利用して世界的競争力のある新品種を作り出すことに成功し、ヨーロッパを中心に既に販売が開始されている。加えて、これまで明確なデータがなかった$$gamma$$線の緩照射について調査した結果、$$gamma$$線の急照射に比べて変異スペクトルが広がることがわかった。緩照射は照射に時間がかかるものの新しい変異を得る有効な方法の1つであると言える。さらに、花色がオレンジ色から黄色に変化した変異体では、DFR(dihydroflavanol 4-reductase)遺伝子へのトランスポゾンの挿入が関与していることが明らかになり、放射線によってトランスポゾンが活性化され変異を生み出す可能性が示唆された。

口頭

複合耐病性を持つ形質転換キクへのイオンビーム照射による花色シリーズの育成

岡村 正愛*; 梅基 直行*; 長谷 純宏; 吉原 亮平; 鳴海 一成

no journal, , 

本課題では、有用形質転換体へイオンビームを応用するシステムを開発することにより、さまざまな花色や形の品種をシリーズ化する手法を確立し、イオンビーム高度利用技術の開発に資することを目的とする。照射材料としては、分裂酵母由来の2本鎖RNA特異的RNA分解酵素(${it pac1}$)を導入することでキク発育阻害ウイロイド及びトマト黄化壊疽ウイルスに耐性を獲得した形質転換キクを用いた。これまでに炭素イオンビームの照射試験を実施し、順化,温室での栽培後、花色と花姿について調査した。照射によって得られた計832の個体について開花試験を行い、薄桃,濃桃,サーモン,白色,黄色などの花色変化を誘導できることを明らかにした。以上の結果から、いったん有用な形質転換植物体を得れば、イオンビーム育種の利用により2-3年という短期間で、多数の色変わりシリーズを得られることが実証された。

口頭

花色突然変異体の効率的な誘導方法の開発

岡村 正愛*; 長谷 純宏; 梅基 直行*; 中山 真義*; 谷川 奈津*; 鳴海 一成; 田中 淳

no journal, , 

特定の形質を狙ってその形質が変化した個体を多く得ることができれば、画期的な技術となる。春先に白いはずの花に赤い色素がさすことがよくある。これは光合成が増す一方で寒さも残り代謝産物が色素合成にまわるためと推定した。そこで糖処理により色素が誘導され状態でイオンビームを照射すれば、色素遺伝子が発現した状態でイオンビームが細胞に当てることができ色素遺伝子の変異が多く得られると洞察した。ペチュニア幼苗にショ糖溶液を与え茎や芽に色素を誘導した後に炭素イオンビームを照射した。この種子を播種し、葉緑素変異体及び花色変異体が分離したM2系統の頻度を調査した。独立した3回の試験のいずれでも、葉緑素変異の頻度は蔗糖処理に有無によらず同じであったのに対して、花色の変異は蔗糖処理区の頻度が無処理句に比較して2倍以上高く、照射前の蔗糖処理によって花色変異体の獲得頻度が有意に向上することが示された。以上の試験により、突然変異の方向性をある程度制御できることが示唆された。

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