稲の白葉枯れ病抵抗性突然変異体の誘発

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作成： 1998/01/07 天野　悦夫データ番号　　　：020081 稲の白葉枯れ病抵抗性突然変異体の誘発目的　　　　　　：水稲の白葉枯れ病抵抗性突然変異体の誘発と育種利用放射線の種別　　：中性子,ガンマ線放射線源　　　　：実験用原子炉重水設備(熱中性子線) フルエンス（率）：2.5 x 10⁹ Nth/cm²/sec 線量（率）　　　：33.5 Gy 利用施設名　　　：京都大学原子炉実験所(KUR)重水設備照射条件　　　　：風乾種子、一部は硼素添加した風乾種子応用分野　　　　：作物育種、植物病理学研究、植物生理学研究概要　　　　　　：稲の主要病害である白葉枯れ病抵抗性の突然変異体が原子炉中性子線の照射で誘発できた。原子炉熱中性子線にはガンマ線を始め多くの混入放射線があるが、熱中性子の吸収線量を高める硼素を添加した試料で効果が高く、ガンマ線や化学変異剤などの主に点突然変異を誘発する手段より遥かに効果が大きかったことから、高LET放射線としての熱中性子線がこの変異遺伝子の誘発にあづかったものと思われる。詳細説明　　　　：稲白葉枯れ病は細菌(Xanthomonas campestris pv. oryzae)によって生ずる稲の重要な病害の一つであり、特に半矮性で多収性の「IR8」をはじめとする近代品種が熱帯アジアに普及して、各地でこの病害による激しい被害が見られるようになって以来、世界的に大きな注目を集めるようになった。稲の葉の水孔や傷口から侵入した病原細菌が導管内で増殖し、導管組織を閉塞あるいは破壊することによって、起こる葉枯れ症状などがその主な病徴である。この病害に対してはまだ有効な農薬が開発されて居らず、抵抗性品種の育成には特に大きな期待がかけられている。本研究では京都大学原子炉(KUR)の熱中性子照射設備を用いて水稲品種「晴々」の種子を照射し、そのM₂世代の幼苗の葉先を切って病原菌の懸濁液に浸して人工接種し、選抜された個体については成体の止め葉について再び同様の接種を行って抵抗性の個体を選抜した。なおこれらの実験では表1に示すように硼素添加、ガンマ線照射、化学変異剤エチレンイミン、同エチルメタンスルフォネート(EMS)による処理も平行して実施し、比較した。表1　Frequency of mutants with resistance to bacterial leaf blight induced through treatment with mutagenic agents（原論文1より引用） ------------------------------------------------------------------------------------------ Exp. mutagen^a Original No.of No.of M₁seed No.of No.of Frequ- Year Genera- No. variety M₁ M₁ fertility M₂ mutants ency^d of tion plants panicles plants treat- with (% of cont) ment selection ------------------------------------------------------------------------------------------ NB Harebare 169 1180 43.8 8909 5 5.6x10^-⁴ 1980 M₄ N " 186 1302　 52.5 8866 7 7.9x10^-⁴ 　"　　 " Ⅰ γ " 169 1183 49.6 8886 1 1.1x10^-⁴ " " 　　　 EI " 159 1101 57.4 8393 1 1.2x10^-⁴ " " EMS " 191 1463 54.7 8605 0 0 " " ------------------------------------------------------------------------------------------ Ⅱ NB Shizutama 433 2253 57.0 12000^c 4 3.3x10^-⁴ 1983 M₅ N " 365 1812 42.9 12000^c 3 2.5x10^-⁴ " " ------------------------------------------------------------------------------------------ Ⅲ NB M41^b 1039 8552 49.4 72000^c 2 2.8x10^-⁵ 1985 M₃ ------------------------------------------------------------------------------------------ ^a NB ：Thermal neutron treatment applied to boron-enriched seed, N ：Thermal neutron treatment applied to normal seed,γ：γ-rays EI ：Ethylene-imine,EMS：Etyl-methane-sulfonate ^b BLB resistant mutant line induced by thermal neutrons ^c No.of seeds sown ^d No.of mutants/No.of M₂ seedlings 結果的には高LET放射線として働く熱中性子線の照射で白葉枯れ苗抵抗性の突然変異体が多く得られている。表1で照射処理方法に硼素添加を加えているのは、熱中性子線の生体への吸収線量の計算にあたって、各吸収断面積の大きな硼素の寄与が大きいことと、その際に¹⁰B(n,α)⁷Li 反応によって生ずるアルファ線の内部照射効果に期待しているわけである。この表に見られるように、ほぼ同じ大きさのM₂集団から、抵抗性の突然変異体はガンマ線では僅かに1変異体、ガンマ線類似の効果のあるエチレンイミンでも1変異体が得られたにすぎない。極めて強い点変異の誘発効果があるEMSの処理では、一般の葉緑体突然変異は多数誘発できているのに、白葉枯れ病抵抗性の突然変異体は得られなかった。効果のあった熱中性子線の場合でも突然変異の誘発頻度は0.03%程度と低かった。これらの突然変異系統の中から「M41」系統についてさらに分析を進めたが、原品種との交配実験からこの抵抗性遺伝子は単因子劣性であることが示された。また判別用菌系による罹病性の検討では全ての菌系に対して抵抗性を示し、またそれらは抵抗性：感受性=1：3の分離を示し、この全菌系に抵抗性を示す特異な突然変異体は一つの劣性遺伝子によるものと推測している。表2にこれまでに知られている稲の白葉枯れ病抵抗性の遺伝子を示す。表2　List of genes identified for resistance to BLB（原論文1より引用） ----------------------------------------------------- Gene Original Representative varieties designation ----------------------------------------------------- Xa-1 Kogyoku Xa-1 Xa-1 IR22,IR29,IR30 Xa-2 Xa-2 Rentai Emas II,Te-tep Xa-3 Xa-w Wase Aikoku 3 Xa-4 Semora Mangga Xa-6 Zenith Xa-9 Sateng Xa-4 Xa-4 TKM6,IR20,IR22, Xa-4 xa-5 DZ192,IR1545-339, Xa-7 DV85 xa-8 PI231129 Xa-10 Cas 209 Xa-11 Xa-pt RP9-3 Xa-12 Xa-kg Kogyoku,Java 14 Xa-12 Xa-kg IR28,IR29,IR30 xa-13 BJ1 ----------------------------------------------------- この表の左端の遺伝子座の大文字のものは優性遺伝する遺伝子である。突然変異法で作出できるのはほぼ劣性遺伝子に限られるが、現在世界で3つの劣性遺伝する遺伝子 xa-5, xa-8, xa-13 が同定されている。これらの遺伝子を持つ品種と「M41」のフィリッピンの判別菌系に対する反応パターンの比較から推察する限り、「M41」の劣性遺伝子は既存のこれら3遺伝子とは異なる可能性が強く、「M41」の持つ抵抗性遺伝子に著者は xa-nm(t) の記号を与えている。農業形質の調査からはこれらの抵抗性突然変異系統には望ましくない形質を伴う場合が少なくなかったが、「M14」の種子に対する熱中性子照射後代から、「M14」と同じ抵抗性を維持しながら、それら劣悪形質が改良された系統が幾つか選抜されており、白葉枯れ病抵抗性育種における有用な交配母体となりうると報告している。コメント　　　　：非常に手数のかかる人工接種を人海戦術で切り抜けたと著者は漏らしていたが、病害抵抗性突然変異体の選抜はいかに選抜するかにかかっている。突然変異育種の場合は一般の交配育種の場合よりも精密さを要する場合が多く、また殆ど全てが罹病性の個体の中から拾い上げるのは大変な作業である。しかし突然変異法で得られたものは一般に安定で確実な場合が多く、多大な労力に十分報いてくれるものである。本研究では定評のある強力な変異誘発剤EMSでは求める変異体が得られず、高LET放射線でのみ得られていることは、何らかの遺伝子欠失型突然変異に限って効果が示されている可能性があり、今後の研究を期待したい。なお最近では我が国でも大型の加速器で高LET放射線の生物試料照射が可能になっているので、今後を期待したい。原論文１ Data source 1： Induced Mutations for Resistance to Bacterial Leaf Blight in Rice Nirokazu NAKAI Faculty of Agriculture, Shizuoka University Gamma Field Symposia No.27, 1988, pp49-69 キーワード：イネ、耐病性、突然変異、中性子線、ガンマ線、化学変異原、劣性遺伝子、育種 rice, desease resistance, mutation, neutrons, gamma-ray, chemical mutagen, recessive gene, breeding 分類コード：020101,020501
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