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(In Japanese)トルコギキョウの新品種作出方法

Patent code P170014426
File No. (S2015-0006-N0)
Posted date Jul 13, 2017
Application number P2016-552364
Patent number P6153213
Date of filing Oct 2, 2015
Date of registration Jun 9, 2017
International application number JP2015078700
International publication number WO2016052760
Date of international filing Oct 2, 2015
Date of international publication Apr 7, 2016
Priority data
  • P2014-204695 (Oct 3, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)橋本 文雄
  • (In Japanese)清水 圭一
  • (In Japanese)▲高▼取 由佳
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人鹿児島大学
Title (In Japanese)トルコギキョウの新品種作出方法
Abstract (In Japanese)本発明は、これまで未知であった黄色花、白色花、二重、覆輪、かすりの形質の遺伝型を含む、トルコギキョウの遺伝様式を解明し、さらに多様な花色および/または花形のトルコギキョウの新品種を作出する方法を提供することを課題とする。
トルコギキョウの花色形質および/または花形形質に対応する遺伝子型を用いるトルコギキョウの新品種作出方法であって、該遺伝子型が、
(a)フラボノイド生合成の色素前駆物質のB環の水酸化を制御し、トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の合成に関与する複対立遺伝子の遺伝子型HXHX(ここで、HXは、HT、HF、HD、HZ、HO、またはHEで表わされる複対立遺伝子を示す。);
(b)トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の遺伝子型Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp;および
(c)有色花/白色花の遺伝子型Ans/ans;
からなるAns/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpであるか、または、Ans/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpに、黄色花および白色花の組み合わせを決定する遺伝子型YXYX、八重型、二重型、および一重型の組み合わせを決定する遺伝子型DXDX、覆輪花/全色花の遺伝子型E/e、または全色花/かすり花の遺伝子型B/bのいずれか1種以上を組み合わせた遺伝子型である、上記方法。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

アントシアニン類はフラボノイド化合物の一種であり、植物の花、果実、葉などに広く分布する、赤、紫、青などの呈色に関係する色素配糖体である。アントシアニン類を塩酸で加水分解すると、糖類とアグリコン部であるアントシアニジンに分解される(非特許文献1)。また、フラボノイド化合物の一種であるフラボノール配糖体類を塩酸で加水分解すると、同様に、糖類とアグリコン部であるフラボノールに分解される(非特許文献2)。
アントシアニジン類は、植物の花において、フラバノンであるナリンゲニンを出発物質として生合成される。ナリンゲニンに、フラボノイド3’-ヒドロキシラーゼ(F3’H)またはフラボノイド3’,5’-ヒドロキシラーゼ(F3’,5’H)が作用することによってB環の3’位がヒドロキシル化されたエリオディクチオール、B環の3’位と5’位の両方がヒドロキシル化されたペンタヒドロキシフラバノンが生成される。また、ナリンゲニン、エリオディクチオール、ペンタヒドロキシフラバノンは、フラボノイド3-ヒドロキシラーゼ(F3H)の作用によりC環の3位がヒドロキシル化され、それぞれジヒドロケンフェロール、ジヒドロケルセチン、ジヒドロミリセチンが生成される。次に、これらがジヒドロフラボノールリダクターゼ(DFR)およびアントシアニジンシンターゼ(ANS)の作用を受けて、ペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、デルフィニジン(Dpn)が生成される(非特許文献2)。
アントシアニジン類は、B環の水酸基が異なることでその呈色が決定される。例えば、一般にアントシアニジン類の化学構造中、B環の4’位に水酸基が1個有るものはペラルゴニジン(Pgn)でオレンジ色~朱赤色を呈し、B環の3’,4’位に水酸基が2個有るものはシアニジン(Cyn)で赤色~深紅色を呈し、B環の3’,4’,5’位に水酸基が3個有るものはデルフィニジン(Dpn)で赤紫色~紫色を呈し、これらが共存することによって様々な花色を発現する(非特許文献3)。
これまでトルコギキョウなどの花卉の花色の遺伝に着目し、その遺伝子型に基づいて、自由に花色を創出する花色育種法が検討されている。例えば、特許文献1には、トルコギキョウの主要花色色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、デルフィニジン(Dpn)の遺伝の分離から、ペラルゴニジン(Pgn)の生合成に関与するジヒドロフラボノールリダクターゼ(DFR)とロイコアントシアニジンジオキシゲナーゼ(LDOX)またはアントシアニジンシンターゼ(ANS)の酵素反応系の遺伝がPg/pgの優性/劣性の遺伝子によって制御されていること、また、色素前駆体のB環の水酸化に関与するフラボノイド3’-ヒドロキシラーゼ(F3’H)やフラボノイド3’,5’-ヒドロキシラーゼ(F3’,5’H)の遺伝の分離が、HT、HF、HD、HOの4つの複対立遺伝子によって制御されているという新しい法則を見出したことが記載されている。そして、これらの知見に基づき、遺伝子組み換えや照射などによって突然変異を起こす方法ではなく、トルコギキョウの色素遺伝型(HXHX・Pg/pg)を用いて新花色を作出する「トルコギキョウの花色遺伝型交配法」が確立されている。
また、特許文献2には、主要アントシアニン色素表現型PgnCynDpn、CynDpn、Dpn、PgnCyn、Cyn、Pgn、Noneに対応する色素遺伝型として、上記のHT、HF、HD、HOの4つの複対立遺伝子にHZを加えた5つの複対立遺伝子と、Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpの両方を用いた色素遺伝型(HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp)に基づいて作出したい花色を予測し、予測した花色に基づいて交配する花き植物の花粉親と種子親とを選択し、選択した花粉親と種子親を交配することによって予測した花色と合致した花色を有する花き植物を作出する方法が報告されている。また、特許文献2には、上記の色素遺伝型に加えて、八重の花冠形質(D/d)、覆輪の花冠形質(E/e)の遺伝型も用いて花き植物の花形を予測することが記載されている。
また、特許文献3には、花粉親配偶子及び種子親配偶子由来の上記5つの複対立遺伝子(HT、HF、HZ、HD、HO)の組み合わせを、各複対立遺伝子に対応するフラボノイド3’,5’-ヒドロキシラーゼ遺伝子のサイズに基づいて開花前の花卉組織から決定し、色素遺伝型(HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp)について花粉親配偶子及び種子親配偶子間の複対立遺伝子の組み合わせと花色との相関に基づいて開花前の花卉の花色を予測する方法が報告されている。
また、特許文献4には、アントシアニジンシンターゼ(ANS)遺伝子中の白色花関連マーカー又は有色花関連マーカーを用いて開花前に又は有色品種から白色花を生じるトルコギキョウを選別する方法が記載されている。
さらに、特許文献5には、トルコギキョウ由来のフラボノイド3’-ヒドロキシラーゼ遺伝子(EgF3’H)を新たに同定し、該遺伝子を用いてアサガオの品種‘バイオレット’を形質転換したところ、アサガオの品種‘バイオレット’には認められなかった赤色系色素のシアニジンを蓄積させることができたことから、当該遺伝子が種々の花卉類の花色を赤色に変換させることのできる機能を有した遺伝子として利用可能であることが記載されている。
このように、これまでトルコギキョウの花色や花形の遺伝様式について幾つかの知見があるが、その全容が解明されているわけではない。例えば、白色花および/または黄色花の遺伝様式については不明な点が多く、白色花と黄色花を交配すると、後代花色が白色花となる場合と黄色花になる場合との二通りがあって、白色花と黄色花を確実に遺伝させF1品種を100%作出する方法がない。また、かすり花の遺伝様式については不明な点が多く、また、かすり花と白色花と黄色花の3者の関係についても全く不明である。
さらに、花形に関する八重や一重の花冠形質の遺伝様式は解明されていたが、二重の花冠形質の遺伝様式については不明な点が多く、二重花を有するトルコギキョウを確実に遺伝させF1品種を100%作出する方法がない。また、トルコギキョウの覆輪花の遺伝の存在は知られていたが、二重花との関係は明らかではない。
トルコギキョウは現在年間1億本もの切り花が生産されており、この15年間1本あたり100円と安定した価格で取引されており、今後もこの傾向が続くと予想されるため、国内はもとより海外での生産の伸びと市場の安定性が期待される。よって、観賞用としてさらに魅力的かつ多様な花色や花形を有するトルコギキョウの新品種を作出することが期待される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、トルコギキョウの花色形質および/または花形形質に対応する遺伝子型を用いてトルコギキョウの新品種を作出する方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
トルコギキョウの花色形質および/または花形形質に対応する遺伝子型を用いるトルコギキョウの新品種作出方法であって、該遺伝子型が、
(a) フラボノイド生合成の色素前駆物質のB環の水酸化を制御し、トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の合成に関与する複対立遺伝子の遺伝子型HXHX(ここで、HXは、HT、HF、HD、HZ、HO、またはHEで表わされる複対立遺伝子を示す。);
(b) トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の遺伝子型Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp;および
(c) 有色花/白色花の遺伝子型Ans/ans;
からなるAns/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpである、上記方法。

【請求項2】
 
前記遺伝子型が、さらに下記の遺伝子型:
(d) 黄色花および白色花の組み合わせを決定する遺伝子型YXYX(ここで、YXはYC、YS、YWで示される複対立遺伝子であって、YCYCは黄色花のホモ型、YCYS(またはYSYC)は黄色花のヘテロ型、YCYW(またはYWYC)は黄色花のヘテロ型、YWYWは白色花のホモ型を示す。);
(e) 八重型、二重型、および一重型の組み合わせを決定する遺伝子型DXDX
(ここで、DXはDD、DS、DWで示される複対立遺伝子であって、DDDDは八重花のホモ型、DDDS(またはDSDD)は八重花のヘテロ型、DSDSは一重花のホモ型、DDDW(またはDWDD)は二重花のヘテロ型、DWDS(またはDSDW)は一重花のヘテロ型、DWDWは一重花のホモ型(野生型)を示す。);
(f) 覆輪花/全色花の遺伝子型E/e;および
(g) 全色花/かすり花の遺伝子型B/b;
からなる群から選ばれる少なくとも1種の遺伝子型を含む、請求項1に記載の方法。

【請求項3】
 
前記遺伝子型が、B/b・Ans/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp・YXYXである、請求項2に記載の方法。

【請求項4】
 
前記遺伝子型が、DXDX・E/e・B/b・Ans/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp・YXYXである、請求項2に記載の方法。

【請求項5】
 
前記遺伝子型Ans/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpが下記経路式で表される反応系に関与し、遺伝するものである、請求項1~4のいずれかに記載の方法。
【化1】
 
(省略)
(ここで、HT、HF、HD、HZ、HO、HEは、フラボノイド生合成の色素前駆物質のB環の水酸化を制御する複対立遺伝子型を示す。HT、HF、HD、HZ、HO、HEの6つの複対立遺伝子は、それぞれフラボノイド3’-ヒドロキシラーゼとフラボノイド3’,5’-ヒドロキシラーゼによるB環の3’,4’位の水酸化、4’位の水酸化、3’,4’,5’位の水酸化、3’,4’,5’位の水酸化、3’,4’位と3’,4’,5’位の水酸化、および3’,4’,5’位の水酸化を制御する。Pg/pg、Cy/cyおよびDp/dpは、Pgn、Cyn、Dpnの生合成に関与するジヒドロフラボノールリダクターゼ(DFR)の発現に対立する遺伝子座がそれぞれに存在することを示す。Ans/ansは、Pgn、Cyn、Dpnの生合成に関与するアントシアニジンシンターゼ(ANS)の発現に対立する遺伝子座が存在することを示す。)

【請求項6】
 
トルコギキョウのF1品種、またはF1品種を作出するためのトルコギキョウの種子親系統およびトルコギキョウの花粉親系統を作出するための、請求項1~5のいずれかに記載の方法。

【請求項7】
 
花粉親の配偶子を行とし、種子親の配偶子を列とする下記の早見表Aまたは早見表Bに基づいて複対立遺伝子の組み合わせを決定し、目的とする花色のトルコギキョウを作出する、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
【表1】
 
(省略)

【請求項8】
 
花粉親の配偶子を行とし、種子親の配偶子を列とする下記の早見表C~Fのいずれか1種以上の表に基づいて複対立遺伝子の組み合わせを決定し、目的とする花色および/または花形のトルコギキョウを作出する、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
【表2】
 
(省略)

【請求項9】
 
請求項1~8のいずれかに記載の方法によって作出されたトルコギキョウのF1品種、または当該F1品種を作出するためのトルコギキョウの種子親系統およびトルコギキョウの花粉親系統。

【請求項10】
 
トルコギキョウの花色形質および/または花形形質に対応する遺伝子型を有する、トルコギキョウのF1品種、または当該F1品種を作出するためのトルコギキョウの種子親系統およびトルコギキョウの花粉親系統であって、該遺伝子型が、
(a) フラボノイド生合成の色素前駆物質のB環の水酸化を制御し、トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の合成に関与する複対立遺伝子の遺伝子型HXHX(ここで、HXは、HT、HF、HD、HZ、HO、またはHEで表わされる複対立遺伝子を示す。);
(b) トルコギキョウの主要アントシアニジン色素であるペラルゴニジン(Pgn)、シアニジン(Cyn)、またはデルフィニジン(Dpn)の遺伝子型Pg/pg・Cy/cy・Dp/dp;および
(c) 有色花/白色花の遺伝子型Ans/ans;
からなるAns/ans・HXHX・Pg/pg・Cy/cy・Dp/dpである、上記トルコギキョウのF1品種、または当該F1品種を作出するためのトルコギキョウの種子親系統およびトルコギキョウの花粉親系統。

【請求項11】
 
さらに下記の遺伝子型:
(d) 黄色花および白色花の組み合わせを決定する遺伝子型YXYX(ここで、YXはYC、YS、YWで示される複対立遺伝子であって、YCYCは黄色花のホモ型、YCYS(またはYSYC)は黄色花のヘテロ型、YCYW(またはYWYC)は黄色花のヘテロ型、YWYWは白色花のホモ型を示す。);
(e) 八重型、二重型、および一重型の組み合わせを決定する遺伝子型DXDX
(ここで、DXはDD、DS、DWで示される複対立遺伝子であって、DDDDは八重花のホモ型、DDDS(またはDSDD)は八重花のヘテロ型、DSDSは一重花のホモ型、DDDW(またはDWDD)は二重花のヘテロ型、DWDS(またはDSDW)は一重花のヘテロ型、DWDWは一重花のホモ型(野生型)を示す。);
(f) 覆輪花/全色花の遺伝子型E/e;および
(g) 全色花/かすり花の遺伝子型B/b;
からなる群から選ばれる少なくとも1種の遺伝子型を有する、請求項10に記載のトルコギキョウのF1品種、または当該F1品種を作出するためのトルコギキョウの種子親系統およびトルコギキョウの花粉親系統。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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