オオムギにおける配偶子照射による突然変異の誘発

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作成： 1999/11/22 長谷川　博データ番号　　　：020178 オオムギにおける配偶子照射による突然変異の誘発目的　　　　　　：配偶子へのガンマ線照射による突然変異誘発方法放射線の種別　　：ガンマ線放射線源　　　　：⁶⁰Co線源線量（率）　　　：1500R（15Gy相当）, 93R/hr 利用施設名　　　：Casaccia Gamma Field (イタリア) 照射条件　　　　：空気中応用分野　　　　：植物育種概要　　　　　　：雄性配偶子照射区、雌性配偶子照射区と両配偶子照射区を設定して、オオムギの出穂期の穂にガンマ線を照射した。その結果、配偶子照射は種々の有用突然変異の誘発に有効なこと、かつキメラ解消にも有用であることがわかった。3照射区では両配偶子照射区でもっとも突然変異出現頻度が高くなった。詳細説明　　　　：突然変異原処理を行った植物に生じるキメラは、突然変異体の選抜効率を低下させるので、キメラを回避する突然変異誘発方法が試みられている。ここでは、オオムギを材料として、出穂期の穂にガンマ線急照射を行い、得られた種子から生育した世代において、突然変異遺伝子に関して完全なヘテロ接合体がどの程度、あるいはどのように出現するかを検討したものである。照射方法：二条オオムギをポットに栽培し、照射はポットを照射室に入れて行った。各植物体の出穂期の穂のなかで小胞子から花粉が3核期にあると思われる小花を残した。雄性配偶子(花粉)照射区では照射した小花の花粉を非照射の個体の前もって除雄を行った小花に交配した。雌性配偶子照射区については、照射後に小花の花粉を除雄し、除雄した小花に非照射の花粉を交配した。さらに、照射後に自家受精させた実験区(両配偶子照射区)も設定した。照射と交配を行って得られた種子から植物体を育て(M1世代)、自家受粉後代(M2世代)をM1個体別系統として栽培し突然変異体の出現を調査した。原論文1はM2世代における幼植物期の突然変異体の出現頻度とM2系統における分離比を報告したものである。雄性配偶子照射区では1015のM1個体のうち20個体が葉緑素突然変異体を、9個体が矮化や葉の形態に関する突然変異体を分離していた。雌性配偶子照射区では471のM1個体のうち9個体が葉緑素突然変異体を、3個体が形態突然変異体を分離し、さらに両配偶子照射区では1030のM1個体のなかから27個体が葉緑素突然変異体を、26個体が形態突然変異体を分離していた。M1あたりの突然変異率は雄性配偶子照射区では2.86%、雌性配偶子照射区では2.55%、両配偶子照射区では5.15%であった(表1)。表1　（原論文2より引用。　Reproduced from Radiation Botany, Vol.12: 87-98, 1972, Tab.5(p.84), M.Devreux, B.Donini and G.T.Scarascia-Mugnozz, Genetic effects of gametophyte irradiation in barley Ⅱ. Frequency and types of mutations induced; Copyright(1972), with permission from Elsevier Science.） ------------------------------------------------------------------------------------------------- M1 Chlorophyll mutations Morphological mutations Segregating plants -------------------------- -------------------------- plant analysed, M1 M1 M1 M1 M1 M1 progeny, Material plants spikes spikes plants spikes spikes showing analysed, showing showing analysed, showing segregation, segrega- segrega- segregation, tion, tion, No. No. No. No. No. No. No. % ------------------------------------------------------------------------------------------------- Control 445 0 1416 0 0 1416 0 0.00 Male gametophyte irradiated 1015 20 222 216 9 89 87 2.86 Female gametophyte irradiated 471 9 91 91 3 36 36 2.55 Both gametophytes irradiated 1030 27 306 299 26 258 251 5.15 ------------------------------------------------------------------------------------------------- また、得られた突然変異体は劣性突然変異によるものであり、系統内における突然変異体の分離比は多くの場合3：1の比に適合し、キメラが出現する頻度が低いことが認められた。3核期の花粉は細胞周期のG2期(DNA複製が終わった後)であり、照射によるキメラ生成が予想されたが、ほとんどキメラは認められなかった。原論文2ではM2個体に出現する突然変異を幼植物期から成熟期にわたって調査したものである。まずM1植物の稔性とM2における突然変異出現頻度の関係をみると、突然変異は稔性が40～50%減少したときに最も突然変異出現頻度が高くなった。M2における葉緑素突然変異体だけでなく、形態突然変異体と不稔突然変異体を合わせたM1個体当たりの突然変異率は雄性配偶子照射区で18%、雌性配偶子照射区で8%、両配偶子照射区で27%であった(表2)。表2　Chlorophyll, morphological and sterile mutations induced by gametephyte irradiation in barley.（原論文1より引用。　Reproduced from Radiation Botany, Vol.10: 79-86, 1970, Tab.2(p.90), B.Donini, M.Devreux and G.T.Scarascia-Mugnozza, Genetic effects of gametophyte irradiation in barley. Ⅰ. Seedling mutants; Copyright(1970), with permission from Elsevier Science.） ------------------------------------------------------------------------------------------- Number of M1 plant progenies segregating for Irradiated M1 plant ---------------------------------------------------------- material progenies Chlorophyll Morphological Sterile Total analyzed mutations mutations mutations Number % Number % Number % Number % ------------------------------------------------------------------------------------------- Male gametophyte 973 33 3・39 55 5・65 68 6・99 155 18・03 Female gametophyte 461 13 2・82 16 3・47 9 1・95 38 8・24 Both gametophytes 962 31 3・22 77 8・00 153 15・90 261 27・13 2396 77 3・21 148 6・18 230 9・60 455 18・99 ------------------------------------------------------------------------------------------- 雌性配偶子照射区では葉緑素突然変異以外の突然変異体の出現頻度が低かった。形態突然変異体については矮性が多く出現したほか、葉型、粒型に関するものも多く認められた。以上の結果から、配偶子照射が有用突然変異の誘発に有効なこと、しかもキメラをほとんど生じない突然変異誘発法であることが明らかになった。コメント　　　　：本データはオオムギの出穂期の穂にガンマ線を照射する方法が有効な突然変異誘発法にとどまらず、キメラ解消技術としても有用なことを示したものである。ここで示されている照射法は他のイネ科穀物だけでなく、他の植物についても有効であると考えられる。実用的には照射時の植物のステージにもう少し幅があっても問題は少ないはずである。その方がキメラが存在しても、照射個体から多くのM1種子を獲得できるというメリットの方が大きいと考えられる。原論文１ Data source 1： Genetic effects of gametophyte irradiation in barley. Ⅰ. Seedling mutants. B.Donini*, M.Devreux** and G.T.Scarascia-Mugnozza* *Laboratorio per le Applicazioni in Agricoltura del CNEN, Centro Studi Nucleari della Casaccia, S.Maria di Galeria, Roma, Italy. **Biology Department of the European Atomic Energy Community, Bruxelles, Belgium Radiation Botany, Vol.10: 79-86, 1970 原論文２ Data source 2： Genetic effects of gametophyte irradiation in barley Ⅱ. Frequency and types of mutations induced M.Devreux*, B.Donini** and G.T.Scarascia-Mugnozza*** *Biology Department of European Communities. **Laboratorio Applicazioni in Agricoltura del CNEN, Centro Studi Nucleari della Casaccia, S.Maria di Galeria, Roma, Italy. ***Instituto di Agronomia dell 'Universita di Bari. Radiation Botany, Vol.12: 87-98, 1972 キーワード：ガンマ線、突然変異、分離比、キメラ、種子稔性、オオムギ、配偶子照射、突然変異スペクトラム gamma-ray, mutation, segregation ratio, chimera, seed fertility, barley, gametophyte irradiation, mutation spectrum 分類コード：020101
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