JP4332208B2 - カタランツス種子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
b)前記遺伝学的雄性不稔遺伝子とプロモーターを結合させ;および
c)形質転換技術を用いて他の種に遺伝学的雄性不稔遺伝子を導入することを含む、カタランツスから他のカタランツス種への遺伝学的雄性不稔遺伝子の転換方法である。請求項23の発明は、a)前記遺伝学的雄性不稔遺伝子を分離し;
b)前記遺伝学的雄性不稔遺伝子とプロモーターを結合させ;および
c)形質転換技術を用いて他の属に遺伝学的雄性不稔遺伝子を導入することを含む、カタランツスから異なる属への遺伝学的雄性不稔遺伝子の転換方法である。請求項24の発明は、a)前記遺伝学的雄性不稔遺伝子を分離し;
b)前記遺伝学的雄性不稔遺伝子とプロモーターを結合させ;および
c)形質転換技術を用いて他の系統群に遺伝学的雄性不稔遺伝子を導入することを含む、カタランツスから異なる系統群への遺伝学的雄性不稔遺伝子の転換方法である。
雑種−ここで用いられている“雑種”という用語は、2種の非同一親株の交配により作られた第一代目F1後代を意味している。親株は変異した単交雑の生産物に関するものがよいが、関係なくてもよい。
同系交配株−ここで用いられている“同系交配株”は、同様な表現型および遺伝子型である同系交配により生殖した植物に関するグループまたは組のことである。
自家受粉種子−ここで用いられている“自家受粉種子”は、同一の植物により作られる雄および雌配偶子の融合から生じる種子を意味する。同系交配種子生産物の場合、自家受粉種子は、用いる“雄”親ではなく雌遺伝子型により生じる単一さく果の内部の種子部(1%未満)を言及する。遺伝子学試験では、本発明の新しい雄性不稔性、雌稔性カタランツス突然変異を行った。この突然変異体は、完全な雄性不稔性であり、“msGS”と指名された単一劣性遺伝子として遺伝した。
実施例1
F 1 雑種の開発方法の概要
カタランツスにおけるF1雑種種子の製造は、雌または“種子”親で発現するMSを利用している。本発明のMSを提供することによって、雌は自家受粉できないので、つまり自殖種子が製造されない。雌の品種開発の場合、園芸に望ましい形質が、当業界で知られている方法を用いた雌株に集められた。雌株は繰返して同系交配または同胞交雑される。育種工程における後段階で、MSを有する雌は花粉機能の欠失を確認し、それは商業的な種子製造で使用するのに適当であると思われる。雄または花粉親は、当業界で知られている方法を使用する園芸に好ましい質のために同様に育種される。雌とは違い、花粉の質と量は、雄の育種開発工程において重要な選択成分である。適当な雄および雌株が構築された場合、当業界で知られている方法を用いて雄植物から花粉を取り除き、そして花粉を雌の柱頭受容部に移動することで、受粉が行われる。これら受粉の次に、通常の種子の生育過程は雌植物で起こり、最後に結果として種子形成となる。多くの試験用雄および雌の組合せ体が試みられ、多くの試験的F1雑種後代を得た。各後代は、次に園芸に適当と思われる特性を持つか検査する。遺伝学的特性(色が異なるような)は、雌から自殖種子の完全な欠失を確かめるために使用できる。結果として、さまざまな雄/雌組合せ体の検査は、商業的なF1雑種種子製造に用いることができる適当な組合せ体を見出すことができる。
MS遺伝子の形成
雄性不稔が、いくつかのカタランツス生殖質において起こることは知られていない。ゴーマン(Gorman)およびマックコーミック(McCormick)による論文としてトマトで見出されたように(1997年、Critical Reviews in Plant Sciences 16:31−53)、全ての有効なカタランツス生殖質を、自然発生的な雄性不稔の可能性の存在を調べた。レーヴィー(Levy)ら(1983年、Euphytica 32:557−564)は、カタランツスロセウス(Catharanthus roseus)における雄性不稔の欠失を確認している。1992年の初期は、突然変異を誘発させ雄性不稔とする試みがなされた。EMS(メタンスルホン酸エチルエステル。これに限定されない)を含む、化学的突然変異原、抗生物質(マイトマイシンC(Mitomycin C)、ストレプトマイシン(Streptomycin))が使用された。Crop Science 28:792−795、JanおよびRutgerは、ストレプトマイシンがヒマワリにおけるCMSの誘発に使用できることを報告した。JanおよびRutger(Loc cit.)の処理方法にしたがってカタランツス ロセウス種子はストレプトマイシンで処理され、次に成熟花に生育させた。約400の誘発された幼植物から選択された、2種の植物は、正常花粉の欠失成熟植物を確認した。これらの植物(13861−1、13861−2)は、2年間生育され、気候の変更や成熟期下におけるいくつかの自殖種子の存在について厳密な検査をした。最初の雄性不稔である13861−2植物は、条件的または部分的雄性不稔だけを示す少数の自殖種子を最終的に製造した。部分的雄性不稔は、(米国特許第3,861,079号、米国特許第4,654,465号)に共に報告され、雄性不稔を目的とする人為突然変異実験(1975年、JanおよびRutger, Loc. Cit.; Singh,I. S., Ann. Amelior. Plantes 285:303−319)についてたびたび見出された。13861−1植物は、続けて自殖種子を欠失させ、雌性稔性を証明するためにさらに研究された。
カタランツスにおけるMSに対する遺伝学的基礎
13861−1植物は、花粉ドナーである様々なカタランツス品種(表1)との交雑における雌株として使用された。これらの交雑で受粉した花は、13861−1植物における雌性稔性を証明する果実および種子を作った。これらの種子は、苗ほ業界で知られている標準方法を用いて発芽させ、生育させた。結果として生じた後代は、生育可能な花粉の存在/欠失と園芸的性質の遺伝(例えば花の色、習性)を共に獲得した。F1後代における優性遺伝子標識の存在は、後代が本当の雑種で、アポミクト(無性生殖)でないことを明確に証明した。表1に示した全てのF1雑種後代は、花粉稔性であり、観察はコーン(Patterson、米国特許第3,861,079号)で報告されたような抑制劣性対立遺伝子がダイアレル(総当たり)で一貫したものである。F1後代の自殖(表1参照)は、初めの雄性不稔植物(13861−1)におけるMSが劣性対立遺伝子に抑制されていることをさらに確認する。最後に、表2に示したように交雑試験は、MS表現型が劣性対立遺伝子により抑制されることを証明している。
カタランツスmsGSの展開
次にmsGS遺伝子を誘発および獲得するために、現存しているカタランツス品種およびMSバックグラウンドの間で交雑させた多数株は、表2に示したように作成された。これらの交雑から成長した世代(F2、F3など)は、全ての例において、カタランツス中のMSが劣性核(遺伝子)抑制で一致する正常型を遺伝した。さらに、このF1種子は、雌機能(胚珠および種子成形能力)が、MS株に影響を与えない完全なものを作成した。F1種子の収量は、故意に自殖したカタランツス花と少なくとも同量であり、MS遺伝子は、総合的な稔性の外観ではなく、とくに雄機能に作用することを示唆した。
MS遺伝子の作用形態
MSを有するカタランツス植物における他の顕微鏡検査は、完全な花粉機能の欠失を示している。正常に見える早期の花粉母細胞および花粒粉が減数分裂異常型を示すことは、観察されたMSに対して好ましくない説明である。雄性不稔突然変異体(1993年、Dawsonら、Can.J. Bot.71:629−638;1995年、Loukidesら、 Am J. Bot.82:1017−1023)は、タペータムセル(じゅうたん細胞)の異常な生育に関係していた。ツチヤら(1995年、Plant cell Physiol. 36:487−497)は、花粉四分子段階の初期に異常型カロース沈積が観察されたMSに説明できることを示している。カタランツスにおいて観察された分裂花粉の生育は、結果として部分的(13861−2)または全てのMS(13861−1)が分裂したカロース活性のモデルと一致し、結果としてMSとなった。
カタランツスにおけるMSの多面発現効果
BarおよびFrankel(1993年、Euphytica69:149−154)は、F1雑種トマトの市場性生産高における7つの劣性MS対立遺伝子の影響を研究した。研究者らはいくつかのMS対立遺伝子が雌株の一般組合せ能力に影響すると結論を出した。本発明のカタランツスmsGS遺伝子は、表3に示す有効な品種生殖質中で交雑させた。重要な非組合せ能力は、育種家が体験するような品種間交雑における繁殖力の変化を予想以上にもたらすことはなかった。本発明におけるmsGS遺伝子および他の重要な園芸特性(例えば花、色、植物の大きさ、習性等)の間にはつながりがないことが観察されている。
多くの遺伝的環境におけるmsGS対立遺伝子の伝達
表3に示した、本発明のmsGS対立遺伝子は多種多様なカタランツス品種と交雑させた。それぞれの環境において、msGS対立遺伝子が予想された単一劣性対立遺伝子として分裂した。
予想される分離雄性不稔のmsGSと交雑させたカタランツス品種
リトルピンキー(Little Pinkie)
リトルブライトアイ(Little Bright Eye)
リトルブランチェ(Little Blanche)
リトルデリケイト(Little Delicate)
プリティー−イン−ピンク(Pretty in Pink)
プリティー−イン−ホワイト(Pretty in White)
プリティー−イン−ローズ(Pretty in Rose)
トロピカナローズ(Tropicana Rose)
トロピカナブライトアイ(Tropicana Bright Eye)
トリピカナピンク(Tropicana Pink)
トロピカナブラッシュ(Tropicana Blush)
ペパーミントクーラー(Peppermint Cooler)
グレープクーラー(Grape Cooler)
モーニングミスト(Morning Mist)
パシフィカレッド(Pacifica Red)
パシフィカホワイト(Pacifica White)
パシフィカピンク(Pacifica Pink)
パシフィカブラッシュ(Pacifica blush)
アプリコットデライト(Apricot Delight)
msGS遺伝子の分離および特徴化
本発明の雄性不稔遺伝子は、観察された雄性不稔表現型をコードするDNA配列である。DeCarolisおよびDeLuca(1994年、Plant Cell Tissue Culture38:281−287)の方法を用いることにより、msGS遺伝子が分離および特徴付けがされ、ここに引用される。Kaiら(1997年、Soil Sci. Plant Nutr.43:227−235)は、カタランツス ロセウス(Catharanthusroseus)からcDNAの分離および特徴付けのために用いられる方法論を記載し、ここに引用される。Kaiらの方法を使用したmsGS遺伝子はカタランツス組織から分離され、精製し、DNA配列の分析に基づいて構造の特徴付けが行われた。
カタランツスからのmsGS雄性不稔遺伝子を用いた形質転換
msGS雄性不稔遺伝子の分離および特徴付けの次に、当業界でよく知られた現存の形質転換プロトコルを、他の植物種中に遺伝子を挿入するために用いることができる。ここで引用されるHallardら(1997年、Plant Cell Reports17:50−54)は、当業界でよく知られた標準的な形質転換手順を使用したタバコ細胞および組織中に適当なプロモーターおよび挿入片との遺伝子組合せにしたがって、(外来遺伝子背景におけるツルニチニチソウ遺伝子の活性が記載された)カタランツス ロセウスから抽出された遺伝子をNicotiana tabacumに形質転換させた。実施例8に記載されたmsGS雄性不稔遺伝子に対する分離した遺伝子配列を用いることにより、雄性不稔遺伝子をプロモーターと組合せ、タバコのような他の植物種に形質転換させる。msGS遺伝子を宿主種に挿入させた後に、本発明の雄性不稔遺伝子はその宿主種で発現する。
本発明の雄性不稔種子を用いた雑種カタランツス19238は、アメリカンタイプ カルチャー コレクション(ATCC)寄託機関に1998年、9月1日に寄託されており、寄託登録番号203176番である。本発明は、明瞭性および理解を得るために説明および実施例により詳細に記述されたが、変化および変更は本発明の範囲内で行えることは明らかである。
Claims (18)
- 雄性不稔のための対立DNA遺伝的因子msGSを含み、ATCCに登録番号203176番で寄託された、カタランツス種子。
- 前記種子が、雄性不稔のための劣性対立遺伝子を含む、請求項1に記載のカタランツス種子。
- 請求項1に記載のカタランツス種子を生育することにより生産されるカタランツス植物。
- 請求項3に記載のカタランツス植物の花粉。
- 請求項3に記載のカタランツス植物の胚珠。
- 第一親カタランツス植物と第二親カタランツス植物とを交雑するステップと、その結果生じたF1雑種カタランツス種子を収穫するステップとを含む、F1雑種カタランツス種子の生産方法であって、前記第一親または第二親カタランツス植物が請求項3に記載のカタランツス植物である、F1雑種カタランツス種子の生産方法。
- 請求項6に記載の方法により生産される、雄性不稔のための前記遺伝的因子msGSを含む雑種種子。
- 請求項7に記載の前記雑種種子を生育することにより生産される雑種植物またはその一部。
- 請求項8に記載の前記雑種植物から生産される、雄性不稔のための前記遺伝的因子msGSを含む種子。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、1.0%未満の自家受粉した種子を含む、請求項6に記載の方法。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、0.80%〜0.99%の自家受粉した種子を含む、請求項10に記載の方法。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、0.60%〜0.79%の自家受粉した種子を含む、請求項10に記載の方法。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、0.40%〜0.59%の自家受粉した種子を含む、請求項10に記載の方法。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、0.20%〜0.39%の自家受粉した種子を含む、請求項10に記載の方法。
- 生産された前記雑種カタランツス種子が、0.01%〜0.19%の自家受粉した種子を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記請求項3に記載のカタランツス植物が雌植物である、請求項6に記載の方法。
- 請求項7に記載の前記雑種カタランツス種子を生育することにより生産される、第一世代(F1)雑種カタランツス植物の植物細胞。
- 1998年、9月1日において、ATCCに登録番号203176で寄託した生育力のあるカタランツス種子、および前記寄託した種子から生育させた植物およびその後代世代であって、雄性対立遺伝子msGSを含んでいる後代世代。
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