作成： 1998/01/07 天野 悦夫
データ番号 ：020082
梨の黒斑病抵抗性突然変異体の選抜
目的 ：日本梨の黒斑病抵抗性突然変異の誘発・選抜とその育種利用
放射線の種別 ：ガンマ線
放射線源 ：60Co線源(2600Ci)
線量（率） ：急照射：80Gy(2.5Gy/h) 緩照射：(13.9Gy/day)
利用施設名 ：農業生物資源研究所(旧農業技術研究所) 放射線育種場 ガンマーフィールド、ガンマールーム
照射条件 ：緩照射は数年にわたる照射圃場での栽培、急照射はガンマールーム内での照射
応用分野 ：作物育種、植物病理学研究、植物生理学研究
概要 ：
青梨品種の「二十世紀」は日本梨の主流をなしているが、黒斑病に弱いという大きな欠点を持っている。幸いこの罹病性はヘテロであることが判っているので茨城県にある農水省のガンマーフィールドが開設されたときから、照射圃場内に定植されていた。定植から20年近くを経て、黒斑病に抵抗性の枝変わりが誘発されていることが判り、その後この分野の研究が大幅に進んだ。病原体から抽出したAKトキシンによる選抜法も確立され、黒斑病抵抗性の突然変異による品種が発表されている。
詳細説明 ：
現在日本の梨としては幸水、豊水などの赤梨と呼ばれる褐色の肌の梨の他に、いわゆる青梨とよばれるものがあり、そのなかでも「二十世紀」は100年ほど前に千葉県の農家の庭で発見されて以来、その優れた品質や特性で、果物市場をリードしてきた。しかし残念ながら「二十世紀」は黒斑病に弱く、罹病すると裂果や葉落ちという激しい病徴を示し、多大な損害に至る。この防除のために、栽培農家は年間数十回に及ぶ薬剤撒布を行い、結実した果実に隔離のための袋掛けをするなど、多大な労力と費用をかけている。幸いなことに、遺伝子分析の結果、この品種「二十世紀」の黒斑病罹病性は優性の罹病性遺伝子と劣性の抵抗性の遺伝子が一つづつヘテロに含まれているためであることが判っていたので、日本唯一のガンマーフィールドが開設されたときに、病害抵抗性の枝変わりが誘発されることを期待して、照射圃場内に定植された。その後、19年目になって、黒斑病抵抗性の枝変わりが誘発されているのが見出され、接ぎ木による増殖と、各地での栽培試験を経て、1992年に黒斑病抵抗性の「ゴールド二十世紀」として発表され、普及に移されている。
当初見出された突然変異クローンは「γー1ー1」と命名され、その特性が色々と調べられ、特に病原菌の Alternaria alternata の培養物から抽出した病害毒性を示すAKトキシンがこの病害の選抜に有効であることが判ってきた。なおこの抵抗性変異系統は遺伝子分析によって劣性遺伝する抵抗性遺伝子をホモに持つことが確認されている。そのAKトキシンによる分析例を表1に示す。
表1 Appearance of symptoms after inoculation of spore suspension or a AK-toxin I to leaf.（原論文1より引用）
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Severity of the symptons by
Cultivar % of reaction to AK-toxim Ib
spore suspensiona 1 0.1 0.01 0ppm
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Resistant cultivar
Chojuro 0 - - - -
Kosui 0 - - - -
Kumoi 0 - - - -
Suisei 0 - - - -
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Resistant mutant
γ-1-1 4 ±〜++ -〜± - -
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Susceptible cultivar
Nijisseiki 100 ++++ +++〜++++ ++ -
Hayatama 92 ++++ +++〜++++ ++ -
Hakataao 100 ++++ +++〜++++ ++ -
Shinsui 92 ++++ +++〜++++ ++ -
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a 12-42 drops of the spore suspension(4x104 spores/ml)were used.
b 20 leaf pieces per cultivar were treated. - no necrotic lesions ;
+ a few necrotic lesions at the cut end ;
++ at about 1 mm from the cut end ;
+++ at about 2 mm from the cut end ;
++++ lesions involving the whole piece.
AKトキシンを使うことによって病害抵抗性／罹病性の程度をある程度区別することができることから、突然変異の再現的誘発と併せてこの分野の研究が大きく進み、AKトキシンを使った、葉のパンチ打ち抜き試料による新しい簡易選抜法が確立された。この方法による詳細検討によると、耐病性品種である「長十郎」では若い葉で多少の病徴が出るものの、それ以外では葉および果実では全く無病徴であった。これに対して、罹病性の「二十世紀」から得られた抵抗性変異体の「γ-1-1」系統では明らかな黒斑病抵抗性を示したが、それでもやや軽度の病斑を示していた。これらの病斑は罹病性品種のものとは明らかに異なるものであったが、いわゆる中間型突然変異であったのか、実害にまで至るものなのかなど、今後の詳細な研究を要する。
その後、この様な突然変異は緩照射に特異的なのか、一般に行われている急照射でも誘発できるのかが、実験され、その結果表2と図1に示すように、急照射によっても黒斑病抵抗性の突然変異が誘発されることが示された。
表2 Selection of mutants resistant to black spot disease in Japanese pear 'Shinsui' and 'Osanijisseiki'（原論文2より引用）
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Original Irradiation Gamma-ray Planted or Selected Period
cultivar dosage irradiated year for
date selection
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IRB 502-11T Shinsui Acute 2500xmGy/h 1989.3.20 1989 <1 year
IRB 502-12T Osanijisseiki " " 1990.2.22 1990 <1
IRB 502-13T " Chronic 13.9y 1986.3. 4 1991 5
IRB 502-14T " " " " " 5
IRB 502-17T " " " " 1993 7
IRB 502-18T " " " " " 7
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x Dormant scions were irradiated to total exposure of 80 Gy.
y Dose rate calculated at the time of planting, March 1986.
図1 Comparison of black spot symptoms on the 2nd leaves of young shoots of the original cv. Shinsui (left) and a resistant mutant IRB502-11T (right). Leaves were photographed 24 hours after treatment with 10 micro-litre of 10-5M AK-toxin I at 28 ℃.
（原論文2より引用）
ガンマーフィールドに栽植されて永年照射を受け続けたり、短期間であっても同様に緩照射を受けた試料では最適線量の評価や、その照射での突然変異頻度の数値的な推定は、対象となる遺伝的な意味での集団の大きさの推定が困難であることなどから、非常に難しいものである。その前提のもとに原論文3では、罹病性品種の「二十世紀」からの選抜の例では、緩照射で突然変異頻度を1.0〜0.36x10-3程度と推定し、ガンマ線の急照射では0.17x10-3 および1.5x10-3 という数値を示している。好ましい照射ガンマ線線量率とその総線量については緩照射では2.5〜14.2mGy/hで57.5〜712Gyとしている。また急照射では2.5〜5.0Gy/hの線量率で総線量80Gyと報告している。しかし一般的な評価としては、緩照射の方が、併発する不良形質が少ないようであると報告されている。
実験に使用された材料のうち、「おさ二十世紀」は本来他家受粉性の日本梨である「二十世紀」から見いだされた自家和合性の自然突然変異体であり、梨栽培農家の受粉作業が軽減されると期待されている優良品種である。これらの一連の黒斑病抵抗性の研究から、「二十世紀」からは「ゴールド二十世紀」が、「おさ二十世紀」からは「おさゴールド」がそれぞれの黒斑病抵抗性品種として発表されている。
コメント ：
青梨品種の「二十世紀」の場合は遺伝子構成が、優性の罹病性と劣性の抵抗性のヘテロ接合体であったことが分かっており、放射線による突然変異で抵抗性ホモの枝変わりが期待されていた。一つの問題は緩照射でしか出ないのか、一般的な急照射でも誘発できるのかであった。これについてはもし可能であるならば緩照射の方が推薦できると言えそうである。もう一つ、抵抗性の強さが赤梨系の長十郎ほど強くないという問題がある。これについては遺伝学的な掘り下げと、実用栽培で問題になるかどうかなどの検討を進める必要が残されている。
原論文１ Data source 1：
Induced Mutation Breeding in Fruit Trees: Resistant Mutant to Black Spot Disease of Japanese Pear.
Tetsuro SANADA
Institute of Radiation Breeding, NIAR, MAFF
Gamma Field Symposia No.25, pp87-108 (1986)
原論文２ Data source 2：
Selection of Mutants Resistant to Black Spot Disease Using the AK-Toxin in Japanese Pears Irradiated with Gamma-Rays.
Tetsuo MASUDA, Toji YOSHIOKA, and Kosuke INOUE*
Institute of Radiation Breeding, NIAR, MAFF and *Tottori Horticultural Experiment Station
Gamma Field Symposia No.33, pp91-102 (1994)
原論文３ Data source 3：
ニホンナシの黒斑病耐病性突然変異体と画期的新品種の育成
増田哲男
農業生物資源研究所 放射線育種場
研究ジャーナル16(4):pp22-26 (1993)
キーワード：ナシ、耐病性、黒斑病菌、突然変異、ガンマ線照射、トキシン選抜法、果樹、育種
Japanese pear, disease resistance, Alternaria alternata, mutation, gamma-ray irradiation, toxin screening, fruit tree, breeding
分類コード：020101,020501