JP2021518752A - トバモウイルス抵抗性ナス科植物 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施例は、ペチュニア・ヒブリダの分離二倍体F1個体群におけるTMV抵抗性の基礎となる量的形質遺伝子座(QTL)の数、効果量及び遺伝的位置を開示する。一遺伝子遺伝を示す1つの連鎖群に関する主要効果QTLが開示される。一遺伝子型のすべての個体の70%が、接種の2週間後(2WAI)にELISAを使用して試験して、全体的なTMV感染に関して陰性であり、他の感受性遺伝子型を有する個体の98%が、2WAIに試験してTMV感染に関して陽性であったため、抵抗性との関連は強力であった。定量的抵抗性は、温度依存的であり、そのため、植物がより高い温度(31℃)よりもより低い温度(21℃)に維持される場合に、抵抗性はより高い。
個体群の推移(population development)
アクセションTT-0115の2つの切断部を、機械的接種を使用してTMV抵抗性について試験した。1つの切断部は、明らかな症状を示し、接種の5週間後に試験して陽性であった。他の切断部は、接種の7週間後に無症状であった。母本を確立し、TT15-001414-001とコード化した。この母本由来の4つの切断部に再度接種したところ、5週間無症状のままであり、陰性のELISAの結果を確認した。母本由来の新たな切断部を2つの感受性の変種:TT07-005643-044及びTT08-003356-033との交雑のための親として使用した。
バイオアッセイ1:マッピング個体群のスクリーニング
上記交雑に由来するF1植物由来の母株の植物から得た新たな切断部をココナッツピートのプラグ中に固着させ、根が確立するまで2週間成長させた。5つの切断部を固着させ、そのうちの4つに接種し、1つは陰性対照として使用した。切断部を28ウェルのトレイにおいて2週間根付かせ、接種した材料毎に4つの植物それぞれは1つの標識を付した。対照の植物を個別に標識した。10cmのポットに移植した1週間後に、植物にTMV-Aを接種した。TMVに関する実験の宿主であるニコチアナ・ルスティカ(Nicotiana rustica)を対照植物として使用し、使用したTMV接種原の感染性を確認した。温室の条件は、日長14時間で20℃/18℃のD/Nであった。F1個体群数は、雌性TT15-001414-001×雄性TT07-005643-044(逆交雑も同様、以降、個体群1と称する)及びTT15-001414-001×TT08-003356-033(逆交雑も同様、以降、個体群2と称する)に関してそれぞれ、208及び295であった。7つの感受性遺伝子型(両方の感受性の親も含む)、抵抗性の親及びその親株を参照として使用した。
最初の表現型決定の後に、抵抗性の温度依存性を評価するために試験を実施した。個体群2の4つの異なる群からの遺伝子型を使用した:1)2WAIの陽性ELISA;2)17WAIの陽性ELISA;及び3)実験全体を通してELISA陰性(それぞれ、N=15、3、16及び9個の遺伝子型)。抵抗性の親の親(TT-0115)、抵抗性の親(TT15-001414-001)及び感受性の親(TT08-003356-033)を対照として含んだ。2つの日中/夜の温度レジームを適用した:21℃/19℃及び31℃/25℃。2種のTMV単離株:元のペチュニア単離株(TMV-A)及びトマトから単離されたもの(TMV-WU)を使用した。それぞれの温度/TMV単離株の組合せに対して、遺伝子型当たり2つの植物に接種した。各温度レジームでは、各遺伝子型に対して偽接種対照植物が存在した。各植物を個々に標識し、スコア化し、サンプリングした。
WO2007/097574に開示された配列番号並びに抵抗性の供給源及びTMV及び/又はToMVに関して試験してELISA陽性であった3つのペチュニア属の遺伝子型からなるパネルについて試験した。2つの異なるプライマー対に関して、2回のPCR反応を実施した。第1の反応を開示された配列番号6及び配列番号8を使用して実行し、第2の反応を開示された配列番号9及び配列番号10を使用して実行した。アカトウガラシを陽性対照として使用した。本発明の植物の抵抗性が、WO2007/097574の開示と一致する場合、アンプリコンの断片長は抵抗性のペチュニア属のアクセションと感受性のペチュニア属のアクセションとの間で異なることになるであろう。
45,000個の一塩基多型(SNP)を含有するカスタムメイドの45K Affymetrix SNPアレイを使用して、すべてのF1植物とその親の遺伝子型を特定した。各親に対して、2つの複製の遺伝子型を特定した。品質管理を以下のように実施した。初めに、Affyを有するSNPのみをPHR_notPassingPS遺伝子型と称し、notPHR_notPassingPS遺伝子型は保持した。次いで、GenABELのチェックマーカー機能を使用して、コールレートが90%未満の遺伝子座、別のSNPと100%同じように分離したSNP及びコールレートが95%未満の個体を除去した。対立遺伝子の共有状態(identical-by-state)が99%超を示す個体も除去した。得られたデータセットは、個体群1及び個体群2に対して、それぞれ、1,565個のSNP及び920個のマーカーからなった。
2WAIのELISAの結果をTMV抵抗性に関するプロキシとして使用し、両方の個体群において独立して、二項誤差分布を使用してモデル化した。非確定的なELISAの結果を有する植物は、分析から省いた。第1に、品質管理(QC)を通過したすべてのSNPマーカーによって説明される表現型分散を、質量を「no」に設定したGenABELにおいてポリジェニック関数を使用して分析した。第2に、このモデルの残留物をqtscore関数を使用して分析した。
QTL領域に及ぶ特有のコンティグとして、供給源においてヘテロ接合性であり、ゲノム又はトランスクリプトーム配列データが利用可能であるすべての他のアクセションにおいてホモ接合性であるSNPを抽出した。17個のコンティグに見られた24個のSNPマーカーに関して、KASPアッセイを設計した(Table 2(表2)に示す)。これらを親及び84個のF1植物に関して実行し、親の遺伝子型と予測される分離パターンを確認した。次いで、これらの基準を満たさなかったSNPを、個体群1からの195個体及び個体群2からの269個体の合計464個体に関して実行した。関連の強度をカイ二乗検定を使用して、ELISAの結果に関して試験した。ペチュニア属の栽培品種に存在する遺伝的多様性を表す145個の様々なアクセションを、KASPアッセイを使用して、7つの最も有意に関連するSNPを使用してスクリーニングした。
バイオアッセイ1の結果
1回目の接種の2週間後(2WAI)に表現型の特定を行い、同じ週にELISAのためのサンプリングを行った。2WAIに関するELISAの結果をTable 3(表3)に表す。試験して陰性であった植物と不確定であった植物に再接種し、更なるELISA試験を行った。個体群1では、これが65個の植物に生じ、個体群2では、13WAIにELISAを使用して試験した83個の植物が存在し、これらのうち、それぞれ、53個及び74個が試験してELISA陰性であった。(Table 4(表4))
接種の2週間後には、TMV-A単離株に関して試験した感受性群における21℃のELISAの結果と31℃のELISAの結果の間に差は観察されなかった(Table 7(表7))。バイオアッセイ1で2WAIのELISAに対して陽性とスコア化された遺伝子型のほとんどすべてが、バイオアッセイ2での接種の2週間後に陽性とスコア化され、温度処理又は単離株の間に差は観察されなかった。しかし、17WAIの1回目のELISAで陽性の結果を示したか又はバイオアッセイ1の実験全体を通してELISAで陽性の結果を示さなかった群では、ELISA陽性の結果を有する個体の比率は、より高温で高く、より高い温度では抵抗性がその時間保たれなかったことを示した。全体として、抵抗性は、21℃よりも31℃で有意に低かった(Table 7(表7)、Table 8(表8)、及び図2)。
配列番号6及び配列番号8のプライマーを使用するPCRでは、抵抗性アクセションと感受性アクセションの間に断片長の差は観察されなかった。配列番号9及び配列番号10のプライマーを用いるPCRでは、ペチュニア属の試料のいずれにおいても増幅が得られなかった。アカトウガラシでは、両方のプライマー対で断片が観察された。このことは、本発明の抵抗性の供給源がWO2007/097574に開示されていないことを明確に確立する。
合計1,064個の独自に分離するSNPを16の連鎖群に分配した。同時分離するSNPをマップに加えて、5635個の分離するSNPを得た。QCの後に省かれなかったSNPチップ上に存在するSNPを添加することにより、4572個の特有のコンティグ上に合計10973×SNPを得た。合計8個のLGが200個を超えるSNPを含有し、残りの連鎖群は、40個未満のSNPを含有した。
SNPによって表現型分散の90%が説明されたため、ELISAの結果(ウイルス抗原の存在)は、個体群1において非常に遺伝性が高かった。表現型分散の67%が遺伝子型を特定したSNPによって説明されたため(これは、品質管理を通過するSNPの量が実質的に少ないことによって説明することができる)、ゲノムの遺伝率は、個体群2ではわずかに低かった。最も有意に関連するSNPは、LG6においてすべて見出され、P値の分布は、急勾配の単峰形を示し、これは、TMV抵抗性に影響を及ぼす単一のQTLが存在する可能性を示した。
設計した24のKASPアッセイのうちの19に対して、明確に分離されたクラスターが観察され、遺伝子型を確信的に判定することができた。合計464のうち、F1植物(そのうち、明確なTMV ELISAデータを有する430と不確定なELISAの結果を有する34)をKASPアッセイを使用してこれらの19個のSNPで遺伝子型を特定した:195個は個体群1由来であり、269個は個体群2由来であった。36のF2植物も試験して、ホモ接合性の抵抗性ハプロタイプを有する個体についてスクリーニングした。ホモ接合性の抵抗性ハプロタイプを有する3つの個体を見出し、遺伝子型判定を改善するための追加の試料として使用した。両個体群由来の親を、F1個体群の抵抗性の親の親であるTT-0115と同様に、対照試料として使用した。すべてのKASPアッセイにおいて、抵抗性の親及びその親(それぞれ、TT15-001414-001及びTT-0115)をヘテロ接合性としてスコア化し、感受性の親(TT07-005643-044及びTT08-00356-033)を感受性ハプロタイプに対してホモ接合性としてスコア化した。
- WO2007/097574とは異なるペチュニア・ヒブリダにおけるTMV抵抗性を説明する単一ゲノム領域が開示されている。
- 温度が制御されていない条件下等で、半優性遺伝子が開示されており、個体群1の植物の約70%及び抵抗性対立遺伝子の単一の複製を有する両F1個体群にわたる65.8%が抵抗性であり(2WAIのELISAによって測定した場合)、劣性遺伝子に対してホモ接合性である個体の約95%が感受性である(2WAIのELISAの結果が陽性)。
- 抵抗性が温度及びウイルス単離株に依存することが開示されている。抵抗性対立遺伝子の単一の複製を有する個体は、21℃に維持される場合(17%)よりも31℃で維持される場合(23%)に全体的感染をより発症し易い。
Claims (19)
- トバモウイルスに対して抵抗性であり、ゲノム内に配列番号1及び/又は配列番号3を含む、ナス科に属する植物。
- ペチュニア亜科に由来する植物である、ナス科に属する植物。
- ペチュニア属又はカリブラコア属又はペトコア属に由来する植物である、請求項1に記載の植物。
- ペチュニア・アルピコラ、ペチュニア・アキシラリス、ペチュニア・バジェーンシス、ペチュニア・ボンジャージネンシス、ペチュニア・エクスセルタ、ペチュニア・グアラプアベンシス、ペチュニア・インフラータ、ペチュニア・インテグリフォリア、ペチュニア・インテリア、ペチュニア・レディフォリア、ペチュニア・リットラリス、ペチュニア・マンチクエイレンシス、ペチュニア・オクシデンタリス、ペチュニア・パタゴニカ、ペチュニア・レイツィー、ペチュニア・リオグランデンシス、ペチュニア・サクシコーラ、ペチュニア・シェイデアーナ、ペチュニア・ビラディアーナ、ペチュニア・ビオラセア及びそのハイブリッドからなる群から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の植物。
- ペチュニア・ヒブリダである、請求項1から4のいずれか一項に記載の植物。
- 前記抵抗性が、寄託株NCIMB 42982に見られる半優性トバモウイルス抵抗性である、請求項1から5のいずれか一項に記載の植物。
- 前記抵抗性が、寄託株NCIMB 42982に由来する半優性トバモウイルス抵抗性である、請求項1から5のいずれか一項に記載の植物。
- 前記抵抗性が、寄託株NCIMB 42982の半優性トバモウイルス抵抗性である、請求項1から5のいずれか一項に記載の植物。
- トバモウイルスに対する抵抗性が、タバコモザイクウイルス抵抗性、トマトモザイクウイルス抵抗性、タバコマイルドグリーンモザイクウイルス抵抗性及びトウガラシマイルドモットルウイルス抵抗性からなる群のうちの1つ又は複数から選択される、請求項1から8のいずれか一項に記載の植物。
- トバモウイルスに対する抵抗性が、タバコモザイクウイルス抵抗性である、請求項1から8のいずれか一項に記載の植物。
- ゲノム内に配列番号2及び/又は配列番号4を含まない、請求項1から10のいずれか一項に記載の植物。
- 前記植物がペチュニア属であり、前記トバモウイルスがタバコモザイクウイルスである、請求項1から11のいずれか一項に記載の植物。
- 前記TMV抵抗性が、前記植物にホモ接合として存在する半優性遺伝子によってコードされている、請求項1から12のいずれか一項に記載の植物。
- トバモウイルス抵抗性植物を同定するための方法であって、前記植物のゲノム内に配列番号1及び/又は配列番号3が存在すること、好ましくはホモ接合として存在することを確立する工程を含む方法。
- 前記植物のゲノム内に配列番号2及び/又は配列番号4が存在しないことを確立する工程を更に含む、請求項14に記載の方法。
- 前記確立する工程が、核酸増幅及びそれに続く増幅産物の分析を含む、請求項14又は請求項15に記載の方法。
- 前記植物が、ペチュニア・アルピコラ、ペチュニア・アキシラリス、ペチュニア・バジェーンシス、ペチュニア・ボンジャージネンシス、ペチュニア・エクスセルタ、ペチュニア・グアラプアベンシス、ペチュニア・インフラータ、ペチュニア・インテグリフォリア、ペチュニア・インテリア、ペチュニア・レディフォリア、ペチュニア・リットラリス、ペチュニア・マンチクエイレンシス、ペチュニア・オクシデンタリス、ペチュニア・パタゴニカ、ペチュニア・レイツィー、ペチュニア・リオグランデンシス、ペチュニア・サクシコーラ、ペチュニア・シェイデアーナ、ペチュニア・ビラディアーナ、ペチュニア・ビオラセア及びそのハイブリッド、好ましくはペチュニア・ヒブリダからなる群から選択される、請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
- 同定されるトバモウイルスに対する抵抗性が、タバコモザイクウイルス抵抗性、トマトモザイクウイルス抵抗性、タバコマイルドグリーンモザイクウイルス抵抗性及びトウガラシマイルドモットルウイルス抵抗性からなる群のうちの1つ又は複数から選択される、請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記植物がペチュニア属であり、前記トバモウイルスがタバコモザイクウイルスである、請求項14から18のいずれか一項に記載の方法。
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