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田中 淳
Plant Biotechnology, 29(3), p.191 - 192, 2012/06
被引用回数：5 パーセンタイル：72.85(Biotechnology & Applied Microbiology)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。
-methyltransferase involved in flower coloration秋田 祐介; 北村 智; 長谷 純宏; 鳴海 一成; 石坂 宏*; 近藤 恵美子*; 亀有 直子*; 中山 真義*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; et al.
Planta, 234(6), p.1127 - 1136, 2011/12
被引用回数：41 パーセンタイル：75.95(Plant Sciences)Anthocyanin -methyltransferase (OMT) is one of the key enzymes for anthocyanin modification and flower pigmentation. We previously bred a novel red-purple-flowered fragrant cyclamen (KMrp) from the purple-flowered fragrant cyclamen "Kaori-no-mai" (KM) by ion-beam irradiation. Since the major anthocyanins in KMrp and KM petals were delphinidin 3,5-diglucoside and malvidin 3,5-diglucoside, respectively, inactivation of a methylation step in the anthocyanin biosynthetic pathway was indicated in KMrp. We isolated and compared 
genes expressed in KM and KMrp petals. RT-PCR analysis revealed that 
was expressed in the petals of KM but not in KMrp. Three additional 
s with identical sequences were expressed in petals of both KM and KMrp. Genomic PCR analysis revealed that was not amplified from the KMrp genome, indicating that ion-beam irradiation caused a loss of the entire region in KMrp. In vitro enzyme assay demonstrated that CkmOMT2 catalyzes the 3' or 3',5' -methylation of the B-ring of anthocyanin substrates. These results suggest that CkmOMT2 is functional for anthocyanin methylation, and defective expression of is responsible for changes in anthocyanin composition and flower coloration in KMrp.
長谷 純宏; 岡村 正愛*; 竹下 大学*; 鳴海 一成; 田中 淳
Plant Biotechnology, 27(1), p.99 - 103, 2010/03
被引用回数：26 パーセンタイル：60.02(Biotechnology & Applied Microbiology)We examined the effect of pretreatment on the frequency of flower-color mutants induced by ion beams. We found that petunia seedlings treated with 3% sucrose from 8 days after sowing accumulated significant amount of pigments within 4 days compared to non-treated control seedlings. The petunia seedlings treated with sucrose were exposed to 320-MeV carbon ions. The sucrose treatment did not affect the survival rate and seed fertility of the M1 plants. In the M
lines obtained by self-pollination of individual M1 plants, chlorophyll mutants were obtained in both treated and non-treated groups with a similar frequency. Flower-color mutants that included magenta, purple, light pink and white were obtained from the original violet color. The frequency of flower-color mutants was significantly higher in the sucrose-treated group than in the non-treated group. These results suggest that sucrose pretreatment specifically increases the frequency of flower-color mutation following ion beam irradiation.
spp., generated by ion-beam irradiation近藤 恵美子*; 中山 真義*; 亀有 直子*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
Plant Biotechnology, 26(5), p.565 - 569, 2009/01
被引用回数：33 パーセンタイル：66.84(Biotechnology & Applied Microbiology)香りシクラメンシリーズのバリエーションの増加のために、紫の花が咲き、主要アントシアニンとしてマルビジン3,5-ジグルコサイドを含む香りシクラメン品種(
)「香りの舞」の黄化葉柄に320MeVの炭素イオンビームを0
16Gyの強さで照射した。M1植物の自家受粉により得られたM2植物から変異体が選抜された。そのうち、2Gyを照射して得られたM2植物68個体中9個体は、これまでの紫の花と葉は異なる赤紫の花が咲いた。その花の色素を抽出し液体クロマトグラフィー(HPLC)で解析したところ、その主要アントシアニンは、デルフィニジン3,5-ジグルコサイドであった。花の形態や香り成分等、花の色以外の要素はこれまでのシクラメン品種とは大差がなかったことから、この変異体は花の色素合成にかかわる遺伝子にのみ変異が生じたと考えられる。デルフィニジン3,5-ジグルコサイドを主な色素として持つシクラメンはこれまで報告されておらず、この変異個体は商業的な価値があるだけでなく、シクラメンの貴重な遺伝子資源としても有用である。
秋田 祐介; 石坂 宏*; 島田 明彦; 中山 真義*; 北村 智; 長谷 純宏; 田中 淳; 鳴海 一成
no journal, ,
シクラメンの花色とその生合成に関する遺伝子群との関連を調べるために、紫色の花色を有するシクラメン野生種(C. graecum, 2n=4x=84)とその花色が白色である変異体を用いて、それぞれの花弁における色素分析とアントシアニン生合成に関与する遺伝子群の比較解析を行った。HPLCの結果、野生種(gra6)のアントシアニンはマルビジン-3,5-ジグルコシド(Mv3,5dG)であった。一方、白色変異体(gra50)ではアントシアニンがほとんど確認されず、フラボノールが、gra6と比較すると増加していた。このgra50における花弁の色素減少の原因因子を探るため、gra6よりアントシアニン合成関連遺伝子群の単離を試みた。その結果、フラボノール合成以降に関与する酵素遺伝子のホモログとして、フラボノイド3'5'-水酸化酵素を1種類(CgF3'5'H),ジヒドロフラボノール4-還元酵素を2種類(CgDFR1, CgDFR2),アントシアニジン合成酵素を1種類(CgANS)それぞれ単離した。それぞれの遺伝子の発現を解析したところ、CgF3'5'H, CgDFR1, CgANSの発現は、gra6, gra50のスリップでともに強い発現がみられ、2種間で大差がなかった。一方、CgDFR2の発現はgra6で強く確認されたが、gra50ではその発現は極端に減少していた。
近藤 恵美子*; 亀有 直子*; 中山 真義*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 石坂 宏*
no journal, ,
芳香シクラメン「麗しの香り」の半数体にイオンビーム照射を行い、選抜したサーモンピンクの変異体(ion3)にイオンビーム再照射を行い、変異体の作出を試みた。照射集団から形態観察により個体を選抜し、それらの中から、さらに花弁の縁に欠刻が入った変異体(ion243),花色のサーモンピンクが濃くなった変異体(ion245),アイの部分が欠失し、花弁全体がサーモンピンクになった変異体(ion246, ion255)を選抜した。ion3と変異体の花弁の大きさを比較すると、変異体は縦長,横長ともion3に比べて小さかった。スリップの主要アントシアニンは、シアニジン3,5-ジグルコサイド,ペオニジン3,5-ジグルコサイド,マルビジン3,5-ジグルコサイド(Mv3,5dG)であった。ion3及び変異体のアイの色は濃い赤紫色で、主要アントシアニンはMv3,5dGであった。アントシアンニン濃度をion3と変異体とで比較すると、スリップではion3に比べてion243, ion245, ion246で高く、ion255では低かった。アイのアントシアニン濃度はion3に比べてion243, ion245で高く、スリップのアントシアニン濃度と同様の傾向が認められた。特に、花色が濃いと観察されたion245では、スリップ及びアイのアントシアニン濃度がion3の約2倍であることが明らかとなった。
and its white-flowered mutant秋田 祐介; 石坂 宏*; 中山 真義*; 島田 明彦; 北村 智; 長谷 純宏; 田中 淳; 鳴海 一成
no journal, ,
To reveal the relationship between floral pigmentation and flavonoid biosynthesis genes in cyclamen ( species), we analyzed flower pigments from wild-type cyclamen (
) and its white-flowered mutant. Analysis with high performance liquid chromatography (HPLC) showed that major anthocyanins of the wild-type petal were malvidin 3,5-diglucosides. The white-flowered mutant possessed smaller amount of anthocyanins but higher amount of flavonols than the wild-type, suggesting the change of metabolic flow by disruption of anthocyanin biosynthesis. By degenerate-PCR with total RNAs from wild-type petals, we isolated some flavonoid biosynthesis gene. RT-PCR using a specific primer set for each gene demonstrated that the expression of 
decreased in white-flowered mutant compared with wild-type, whereas the expressions of other genes did not appear to differ greatly. The genomic construction of was not different between wild-type and white-flowered mutant, inferring that reduced expression of correlates with white-flowered mutation. These results suggest that is involved in anthocyanin biosynthesis pathway in , and the white-flowered mutation could be caused by transcriptional regulation of gene.
長谷 純宏; 鳴海 一成; 田中 淳; 岡村 正愛*; 竹下 大学*
no journal, ,
放射線によって生成される変異の方向性を制御することは、変異誘発の効率化の点で極めて有効である。もし、遺伝子発現が高まることによって、遺伝子の変異率に差が出るとすれば、花色遺伝子の発現を高める前処理によって花色変異率が向上する可能性がある。本研究では、ペチュニアを材料として、照射前処理による花色変異率への影響を調査した。その結果、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。花色変異体の獲得頻度が向上したメカニズムはまだ不明な点が多いが、材料の状態によって特定の遺伝子群の変異頻度が有意に高まることは、変異の方向性をある程度制御できる可能性を示すものと考えられた。
近藤 恵美子*; 中山 真義*; 亀有 直子*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
芳香シクラメン(2n=4x=82)は花の色が紫とピンクに限られている。花色のバラエティーを広げるために、イオンビーム照射による突然変異育種を試みた。花色が紫色の芳香シクラメン品種"香りの舞い"を暗黒下で培養し、もやし状の黄化葉柄を育成した。これに320MeVの炭素イオンビームを照射し再分化個体を得た。この後代の種子を育成し形質調査を行ったところ、花の色が赤紫色に変異した個体が得られた。この変異体の色素を分析したところ、"香りの舞い"の主要色素であるマルビジン3,5ジグルコシドとは異なる、デルフィニジン3,5ジグルコシドという色素が主要色素として含まれていた。今回得られた突然変異体は赤紫色の新品種になり得るとともに、シクラメン属植物においてデルフィニジン系色素を持つ園芸品種及び野生種はないことから、育種における貴重な遺伝資源として利用できる。
長谷 純宏; 岡村 正愛*; 竹下 大学*; 鳴海 一成; 田中 淳
no journal, ,
放射線によって生成される変異の方向性を制御することは、変異誘発の効率化の点で極めて有効である。遺伝子発現の程度によって遺伝子の変異率に差が生じるならば、花色遺伝子の発現を高める前処理とイオンビーム照射を組合せることにより、花色変異体を効率的に獲得できる可能性がある。本研究では、ペチュニアを材料として、照射前処理による花色変異体の獲得効率への影響を調査した。その結果、幼苗に高濃度の蔗糖を与える前処理によって、イオンビーム照射による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。一方、葉緑素変異体の獲得頻度には蔗糖処理は影響しなかった。花色変異体の獲得頻度が向上したメカニズムにはまだ不明な点が多く残されているが、材料組織の状態によって特定の形質の変異頻度が有意に高まることは、変異の方向性をある程度制御できる可能性を示すと考えられる。
近藤 恵美子*; 亀有 直子*; 中山 真義*; 栗原 康*; 秋田 祐介; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
芳香シクラメンは花の色が紫とピンクに限られており、花色や花型の変化が乏しい。そこで、芳香シクラメン品種"麗しの香り"の半数体にイオンビーム照射を行い、サーモンピンクの変異体(ion3)を選抜した。一方、イオンビーム育種では照射個体に再度照射を行うことにより、さらに広い変異が得られる可能性がある。そこで、さらなる変異拡大を目指してion3にイオンビーム再照射を行い、変異体の作出を試みた。その結果、花弁の縁に欠刻が入った変異体や、ion3に比べて花色のサーモンピンクが濃くなった変異体、花の中心部にあるアイの部分が欠失し、花弁全体がサーモンピンクになった変異体を選抜した。このことは、イオンビームの再照射によって変異頻度が高まっていることを示している。
)の半数体へのイオンビーム照射によって得られた赤紫色変異体の色素と香気成分の解析亀有 直子*; 中山 真義*; 近藤 恵美子*; 栗原 康*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
芳香シクラメン"香りの舞い"( )の花色を変えるためにイオンビーム照射による突然変異育種を試みた。変異体を効率よく選抜するためには半数体の利用が有効であるため、葯培養により半数体を育成した。その上で半数体へのイオンビーム照射により変異体を獲得し、花色及び香気成分の分析を行った。77個の葯を培養した結果、123個の幼植物体が再分化した。この中から54個の幼植物体を用いてDAPI蛍光強度を測定した結果、53個体が指標個体と同じゲノムサイズを持つ半数体であると判断された。確認した個体を照射材料として、2,863の切片にイオンビーム照射を行い、照射集団の中から形態観察により花弁の色が赤紫色となった変異体を選抜した。赤紫色変異体は、赤紫色の花と半数体と同様の紫色の花が同時に咲くキメラであった。花弁の主要色素はスリップ,アイで共通であり、半数体がマルビジン3,5-ジグルコサイド、変異体がマルビジン3-グルコサイドであった。半数体と変異体の花弁の形態及び香気成分に大きな変化は見られなかった。以上のような特徴を持った赤紫色変異体は、アントシアニンの結合糖が欠損したことにより得られたと考えられた。
)へのイオンビーム照射によって得られた赤紫色変異体の色素と香気成分の解析近藤 恵美子*; 中山 真義*; 亀有 直子*; 栗原 康*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
種間交雑により作出した芳香シクラメン( )の変異を拡大するためにイオンビーム照射を行いM2集団より変異体を選抜した。この変異体の色素と香気成分を解析する。222個のM1個体に形態的変異は認められず、そこから271個のM2開花植物体を育成した。その中で、2Gy照射の68個体から9個の花色突然変異体を選抜した。これらの突然変異体は、花の形、大きさ、葉色及び香りは変化していなかったが、花の色が赤紫色に変異していた。"香りの舞い"のスリップの主要色素はマルビジン3,5-ジグルコシドであり、花色突然変異体9個体の主要色素はデルフィニジン3,5-ジグルコシドであった。
)へのイオンビーム照射によって得られた白色変異体の色素と香気成分の解析近藤 恵美子*; 中山 真義*; 亀有 直子*; 栗原 康*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
種間交雑により作出した芳香シクラメン( )"孤高の香り"の変異を拡大するためにイオンビーム照射による変異体の作出を行い、得られた変異体の解析を行う。239の葉片にイオンビームを照射し、100個の植物体を再生させた。そのうち、34個のM1個体が開花したが、形態的変異は認められず、すべての形質が"孤高の香り"と同様であった。M1個体の自家受粉により74粒のM2種子を採取し、71個の植物体を育成した。その中から6個体の白色の花色突然変異体を選抜した。"孤高の香り"のアイとスリップの主要アントシアニンはマルビジン3,5-ジグルコサイド(Mv3,5-dG)であり、フラボノールとしてケルセチン(Que)とケンフェロール(Kae)が検出された。白色の変異体からMv3,5-dGは検出されず、QueとKaeのみが検出された。変異体によってQueとKaeの量に違いがあり、"孤高の香り"よりも有意に増加した変異体が見られた。
)からの変異体誘導及びそれらの花色素の分析近藤 恵美子*; 中山 真義*; 亀有 直子*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 北村 智; 秋田 祐介; 長谷 純宏; 田中 淳; 石坂 宏*
no journal, ,
種間交雑により作出した芳香シクラメン()"麗しの香り"(複二倍体)の変異を拡大するためにイオンビーム照射を行い, M2集団から変異体を選抜した。選抜した有望変異体(サーモンピンク)について花色素を解析した結果、スリップの各アントシアニンの濃度に顕著な増加が認められた。一方、"麗しの香り"の半数体にイオンビームを照射した場合、複二倍体のM2世代で得られたサーモンピンクと紫の変異体がM1世代で得られた。これは、本試験で得られた変異体が劣性の突然変異によるものであることを示唆している。
"ゴールデンボーイ")の二ゲノム性半数体へのイオンビーム照射により得られた黄色変異体の特徴亀有 直子*; 秋田 祐介; 北村 智; 長谷 純宏; 近藤 恵美子*; 中山 真義*; 栗原 康*; 谷川 奈津*; 森田 裕将*; 田中 淳; et al.
no journal, ,
黄色の芳香シクラメンの育成を目的として、黄色の園芸品種"ゴールデンボーイ"()と芳香性野生種()の雑種の半数体にイオンビーム照射を行った。M1の開花個体の中から、葉の裏側が黄色くアントシアニンの着色が見られない変異体を選抜した。黄色の葉が出た芽点から発生した花は淡い黄色であり、色素はカルコンであった。また、PCRを行ったところ、黄色変異体では芳香性野生種由来のカルコンイソメラーゼ遺伝子(
)が増幅されなかった。このことより、芳香性野生種由来のがイオンビーム照射によって変異し、花弁が黄色化したと推察される。
秋田 祐介*; 北村 智; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 石坂 宏*; 近藤 恵美子*; 亀有 直子*; 中山 真義*; 田中 淳
no journal, ,
現在市販されている芳香シクラメンについては、花色が制限されている。そこで、更なる花色を有する芳香シクラメンを作出することを目的に、芳香シクラメンにおけるアントシアニン合成遺伝子の同定を行った。他方、様々な花色変異体や花色変異系統における色素成分を分析・比較し、それらの系統における変異遺伝子の同定を進めた。更に、今回新たに同定した色素遺伝子を活用し、花色変異のマーカーへの利用について検討した。
