JP5701285B2 - 新品種 - Google Patents
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Description
本発明は、植物の品種改良に好適な、非遺伝子組み換え法による植物のゲノム設計方法、該ゲノム設計方法を用いた植物の新品種の作製方法、該作製方法により作製された植物個体及び新品種、並びに植物品種の鑑別方法に関する。
同一生物種に属するが、遺伝的構成が異なるために、ある形質において他の集団と異なる集団を品種という。すなわち、同じ種類の植物であったとしても、品種により、栽培の難易性や病虫害に対する抵抗性、収量、品質等が異なる。このため、農作物、特にイネやムギ類等の主要な作物においては、より優良な品種を得るための品種改良が古くから行われており、近年では、種苗会社等のみならず、国や県等の公的機関においても積極的に行われてきている。また、近年の消費者の嗜好の多様性に応えるべく、食用作物以外にも、草花等の園芸用作物等においても、多様な色や形態を備えた新品種の開発が盛んである。さらに、近年、バイオマスエタノール等の原料として、植物系資源に注目が集まっており、より資源効率の高い新品種の開発も期待されている。
近年の核酸解析技術等の進歩に伴い、シロイヌナズナ、イネ、コムギ等の様々な植物の遺伝子が解析され、得られた遺伝子情報が開示されている。これらの開示された遺伝子情報を利用して、遺伝子組み換え法による外来種の遺伝子を導入する品種改良も多く行われている。例えば、植物の感光性を増加させる機能を有する植物由来のタンパク質をコードするＨｄ１遺伝子、及びＨｄ１遺伝子を導入した形質転換植物の作製方法等が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、遺伝子組み換え法による品種改良は、通常は交配不可能な遠縁種が有する形質を導入し得るという利点はあるものの、その安全性に対する検証は必ずしも十分ではないという問題点がある。
一方、非遺伝子組み換え法による植物の品種改良法として、交配による育種法や突然変異法等がある。通常の交配による育種法には、系統育種法や集団育種法、又は戻し交雑育種法等がある。また、戻し交雑育種法とＭＡＳ（Ｍａｒｋｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）法を組み合わせて標的遺伝子の導入による品種改良も広く行われている。ここで、ＭＡＳ法は、古くから行われてきた自然交配又は人工交配により得られた交雑後代の集団から、目的の形質をコードする遺伝子と連鎖したＤＮＡマーカーを用いて、該形質を有する個体を選抜する方法である。ＤＮＡマーカーを用いて個体選抜を行うことにより、苗の段階等の早い段階で個体を選抜することができ、省力化や効率化を図ることができる。このようなＤＮＡマーカーを用いた特定形質を有する個体の選抜方法として、例えば、イネの半わい性遺伝子であるｓｄ−１遺伝子の周辺領域に存在するＤＮＡマーカーを用いて、植物の遺伝子型を判別する方法、及び該方法を用いた植物の半わい性形質の検査方法等が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかしながら、ＭＡＳ法を用いた品種改良法では、ＤＮＡマーカーを用いて選抜された後代個体が目的形質を有する個体であるとは限らず、ＤＮＡマーカーの役目が補助的な選抜にしかならないという問題がある。これは、ＤＮＡマーカーが、通常は導入される形質遺伝子上にあるものではなく、該形質遺伝子との間に長さや方向が不明な距離が存在しているためであると推察される。このため、ＭＡＳ法では、形質評価すべき後代個体の集団のサイズを小さくすることができるが、ＤＮＡマーカーを用いて選抜された後代個体に対して形質評価をすることが依然として必要である。
また、ＭＡＳ法を用いた品種改良法では、標的の形質は改良されたが別の他の形質が悪くなる場合が多いという問題もある。これは、上述するように、導入される形質遺伝子とＤＮＡマーカーとの間に長さや方向が不明な距離が存在しており、導入される染色体断片の領域をコントロールすることができず、目的の形質遺伝子以外の他の遺伝子も多く導入されてしまうためと推察される。
本発明は、非遺伝子組み換え法により植物の品種改良を行う場合において、導入される外来品種由来の染色体断片による置換領域をコントロールし、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的形質を有する新品種を作製するためのゲノム設計方法及び新品種作製方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、染色体断片置換系統を用いて、元品種の染色体中の標的領域を、外来品種由来のホモ染色体断片に置換した新品種を作製する場合に、標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定し、導入する外来品種由来の染色体断片により置換される領域の上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間、該領域の下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にあるような後代個体を選抜することにより、元品種の染色体中に導入される外来品種由来のホモ染色体断片による置換領域をコントロールできることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
（１）イネ品種コシヒカリの染色体中、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＧ２００３からＤＮＡマーカーＳＰ−４６２までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９からＤＮＡマーカーＧ２００３までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４６２からＤＮＡマーカーＳＰ−１２５９までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９及びＳＰ−１２５９がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−１７０からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２からＤＮＡマーカーＳＰ−１７０までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２及びＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−５８６からＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第６染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３からＤＮＡマーカーＳＰ−５８６までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３からＤＮＡマーカーＳＰ−６０４までの領域に存在し、第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３及びＤＮＡマーカーＳＰ−６０４がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であることを特徴とするイネ品種（ただし、受託番号がＦＥＲＭ Ｐ−２１５９６である、イネ品種コシヒカリかずさ４号（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｋｏｓｈｉｈｉｋａｒｉ−ｋａｚｕｓａ４ ｇｏｕ）を除く）、
（２）前記（１）のイネ品種の個体及び前記（１）のイネ品種の個体の後代個体からなる群より選択される２個体を交配して得られる後代個体、
を、提供するものである。
（１）イネ品種コシヒカリの染色体中、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＧ２００３からＤＮＡマーカーＳＰ−４６２までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９からＤＮＡマーカーＧ２００３までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４６２からＤＮＡマーカーＳＰ−１２５９までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９及びＳＰ−１２５９がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−１７０からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２からＤＮＡマーカーＳＰ−１７０までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２及びＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−５８６からＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第６染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３からＤＮＡマーカーＳＰ−５８６までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３からＤＮＡマーカーＳＰ−６０４までの領域に存在し、第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３及びＤＮＡマーカーＳＰ−６０４がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であることを特徴とするイネ品種（ただし、受託番号がＦＥＲＭ Ｐ−２１５９６である、イネ品種コシヒカリかずさ４号（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｋｏｓｈｉｈｉｋａｒｉ−ｋａｚｕｓａ４ ｇｏｕ）を除く）、
（２）前記（１）のイネ品種の個体及び前記（１）のイネ品種の個体の後代個体からなる群より選択される２個体を交配して得られる後代個体、
を、提供するものである。
本発明の植物ゲノム設計方法、及び該植物ゲノム設計方法を用いた本発明の新品種の作製方法を用いることにより、元品種の染色体中に導入される外来品種由来のホモ染色体断片により置換される領域をコントロールできるため、目的の形質遺伝子以外の機能不明な他の遺伝子を多数導入してしまうおそれや、元品種が有する好ましい形質を損なうおそれを最小限に抑えつつ、元品種に標的の形質を導入することができる。
また、本発明の新品種の作製方法を用いて作製された新品種又はその後代個体を親個体として新品種を作製することにより、種子親と花粉親がそれぞれ有する外来品種由来のホモ染色体断片を全て蓄積した後代個体を得ることができ、元品種が有する好ましい形質を損なうおそれを最小限に抑えつつ、複数種類の形質を簡便に改良することができる。
また、本発明の新品種の作製方法を用いて作製された新品種又はその後代個体を親個体として新品種を作製することにより、種子親と花粉親がそれぞれ有する外来品種由来のホモ染色体断片を全て蓄積した後代個体を得ることができ、元品種が有する好ましい形質を損なうおそれを最小限に抑えつつ、複数種類の形質を簡便に改良することができる。
本発明において染色体断片置換系統とは、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている系統を意味する。ここで、外来品種は、元品種以外の品種であれば特に限定されるものではなく、元品種と同一種の植物の品種であってもよく、元品種と異なる種の植物の品種であってもよく、動物等の植物以外の品種であってもよい。なお、本発明において品種とは、同一種の植物であって、遺伝的構成が異なるために、ある形質において同種内の他品種から明確に識別し得る集団を意味する。
本発明において標的領域とは、元品種の染色体中の領域であって、外来品種由来の染色体断片と置換する目的の領域を意味する。例えば、イネやコムギ、シロイヌナズナ等の遺伝子情報が十分に解明されている植物の品種においては、目的の形質遺伝子を含む特定の染色体領域を、外来品種由来の染色体断片と置換することにより、元品種の形質が改良された新品種を作製することができる。ここで、標的領域は、親個体として用いる染色体断片置換系統において、外来品種由来の染色体断片に置換された部分の領域であれば特に限定されるものではなく、１の遺伝子領域であってもよく、２以上の遺伝子を含む領域であってもよい。例えば、外来品種が元品種とは種の異なる品種である場合等には、標的領域は、１の遺伝子領域であることが好ましい。また、外来品種が元品種と同一種の他品種である場合等、外来品種が元品種の近縁種である場合には、１の遺伝子領域であってもよく、２以上の遺伝子を含む領域であってもよい。また、遺伝子領域は、翻訳領域のみであってもよく、翻訳領域に加えて、イントロン等の非翻訳領域、プロモーター領域やターミネーター領域等の制御領域等を含む領域であってもよい。
本発明においてＤＮＡマーカーは、元品種由来の染色体と外来品種由来の染色体を識別し得る染色体上のＤＮＡ配列の差異を検出し得るものであれば、特に限定されるものではなく、遺伝子解析分野で通常用いられているＤＮＡマーカーを用いることができる。該ＤＮＡマーカーとして、例えば、ＳＮＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ、一遺伝子多型）やＳＳＲ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｒｅｐｅａｔｓ、単純反覆配列）の繰り返し数の違い等の遺伝子多型を検出し得るマーカーであってもよく、ＲＦＬＰ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ Ｆｒａｇｍｅｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ、制限酵素断片長多型）マーカーであってもよい。なお、これらのＤＮＡマーカーによる、元品種由来アレルと外来品種由来アレルとの識別は、常法により行うことができる。例えば、各個体から抽出したＤＮＡを鋳型とし、特定のＳＮＰやＳＳＲと特異的にハイブリダイズし得るプライマー等を用いてＰＣＲを行い、電気泳動法等を用いてＰＣＲ産物の有無を検出し、各多型を識別することができる。また、各個体から抽出したＤＮＡを制限酵素処理した後、電気泳動法等を用いてＤＮＡ断片のパターンを検出し、各多型を識別することができる。なお、特定のＳＮＰやＳＳＲと特異的にハイブリダイズし得るプライマー等は、該ＳＮＰやＳＳＲの塩基配列に応じて、汎用されているプライマー設計ツール等を用いて常法により設計することができる。また、設計されたプライマー等は、当該技術分野においてよく知られている方法のいずれを用いても合成することができる。
これらのＤＮＡマーカーは、公知のＤＮＡマーカーを適宜用いることができる。また、新規に作製したＤＮＡマーカーであってもよい。公知のＤＮＡマーカーとして、例えば、イネにおいては、特許文献２等において開示されているＳＮＰマーカーや、Ｒｉｃｅ Ｇｅｎｏｍｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ（ｈｔｔｐ：／／ｒｇｐ．ｄｎａ．ａｆｆｒｃ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｕｂｌｉｃｄａｔａ．ｈｔｍｌ）において公開されているＤＮＡマーカーを用いることができる。オオムギにおいては、ＧｒａｉｎＧｅｎｅｓ：Ａ Ｄａｔａｂａｓｅ ｆｏｒ Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ ａｎｄ Ａｖｅｎａ（ｈｔｔｐ：／／ｗｈｅａｔ．ｐｗ．ｕｓｄａ．ｇｏｖ／ＧＧ２／ｉｎｄｅｘ．ｓｈｔｍｌ）、ＣＲ−ＥＳＴ： Ｔｈｅ ＩＰＫ Ｃｒｏｐ ＥＳＴ Ｄａｔａｂａｓｅ（ｈｔｔｐ：／／ｐｇｒｃ．ｉｐｋ−ｇａｔｅｒｓｌｅｂｅｎ．ｄｅ／ｅｓｔ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ）等において公開されているＤＮＡマーカーを用いることができ、ソルガムにおいては、ＧＲＡＭＥＮＥ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｒａｍｅｎｅ．ｏｒｇ／ｄｂ／ｍａｒｋｅｒｓ／ｍａｒｋｅｒ＿ｖｉｅｗ）等において公開されているＤＮＡマーカーを用いることができ、コムギにおいては、ＧｒａｉｎＧｅｎｅｓ：Ａ Ｄａｔａｂａｓｅ ｆｏｒ Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ ａｎｄ Ａｖｅｎａ、ＷＨＥＡＴ ＣＡＰ（ｈｔｔｐ：／／ｍａｓｗｈｅａｔ．ｕｃｄａｖｉｓ．ｅｄｕ／）等において公開されているＤＮＡマーカーを用いることができ、トウモロコシにおいては、ＭａｉｚａＧＤＢ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｉｚｅｇｄｂ．ｏｒｇ／）等において公開されているＤＮＡマーカーを用いることができる。また、ＧＲＡＭＥＮＥには、その他の穀物のＤＮＡマーカーも開示されており、これらを用いることもできる。
まず、本発明の植物ゲノム設計方法について説明する。
本発明の植物ゲノム設計方法は、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統を用い、元品種の染色体中の１又は複数の標的領域を、外来品種由来の染色体断片により置換された植物のゲノムを設計する方法であって、１の標的領域ごとに、下記要件（ｉ）を充足するＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５を設定し、当該標的領域を含み、かつ前記外来品種由来の染色体断片により置換される置換領域の上流側末端をＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間とし、下流側末端をＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間とするように、ゲノムを設計することを特徴とする。
（ｉ）ＤＮＡマーカーＭ２は標的領域の上流側末端又はその上流にあり、ＤＮＡマーカーＭ１は前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にあり、ＤＮＡマーカーＭ４は前記標的領域の下流側末端又はその下流にあり、ＤＮＡマーカーＭ５は前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にあり、ＤＮＡマーカーＭ３は前記標的領域中にあること。
なお、本発明において、上流側とは染色体の短腕側を意味し、下流側とは染色体の長腕側を意味する。
本発明の植物ゲノム設計方法は、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統を用い、元品種の染色体中の１又は複数の標的領域を、外来品種由来の染色体断片により置換された植物のゲノムを設計する方法であって、１の標的領域ごとに、下記要件（ｉ）を充足するＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５を設定し、当該標的領域を含み、かつ前記外来品種由来の染色体断片により置換される置換領域の上流側末端をＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間とし、下流側末端をＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間とするように、ゲノムを設計することを特徴とする。
（ｉ）ＤＮＡマーカーＭ２は標的領域の上流側末端又はその上流にあり、ＤＮＡマーカーＭ１は前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にあり、ＤＮＡマーカーＭ４は前記標的領域の下流側末端又はその下流にあり、ＤＮＡマーカーＭ５は前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にあり、ＤＮＡマーカーＭ３は前記標的領域中にあること。
なお、本発明において、上流側とは染色体の短腕側を意味し、下流側とは染色体の長腕側を意味する。
上記要件（ｉ）を充足するようにＤＮＡマーカーを設定することにより、導入される外来品種由来の染色体断片の長さ、すなわち該染色体断片により置換される元品種の染色体中の置換領域をコントロールすることができる。このため、本発明の植物ゲノム設計方法を用いることにより、元品種の染色体に目的の遺伝子以外の他の遺伝子を多数導入してしまうおそれや、標的領域の近隣に存在する目的の遺伝子以外の遺伝子が外来品種由来の元品種の染色体に置換されるおそれを最小限に抑えつつ、標的の外来品種由来遺伝子を元品種の染色体に導入するようにゲノムを設計することができる。
それぞれのＤＮＡマーカーは、各品種が属する植物種の公知の遺伝子情報等に基づいて設定することができる。なお、各品種の遺伝子情報等は、例えば、国際的な塩基配列データベースであるＮＣＢＩ（Ｎａｔｉｏｎａｌ ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）やＤＤＢＪ（ＤＮＡ Ｄａｔａ Ｂａｎｋ ｏｆ Ｊａｐａｎ）等において入手することができる。特にイネの各品種の遺伝子情報は、ＫＯＭＥ(Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ−ｂａｓｅｄ Ｏｒｙｚａ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ、ｈｔｔｐ：／／ｃｄｎａ０１．ｄｎａ．ａｆｆｒｃ．ｇｏ．ｊｐ／ｃＤＮＡ／）等において入手することができる。
図１は、元品種の染色体Ｇ上における標的領域Ｔ、置換される外来品種由来染色体断片Ｌ、及びＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５を示した図である。外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端、すなわち、外来品種由来染色体断片Ｌにより置換される元品種の染色体中の置換領域の上流側末端はＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間にあり、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある。このため、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の距離をｄ１、ＤＮＡマーカーＭ２とＭ４の距離をｄ２、ＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の距離をｄ３とすると、外来品種由来染色体断片Ｌの長さ（該置換領域の長さ）は、下記式（１）で表わされる。
式（１） ｄ２≦ 外来品種由来染色体断片Ｌの長さ ≦ｄ１＋ｄ２＋ｄ３
式（１） ｄ２≦ 外来品種由来染色体断片Ｌの長さ ≦ｄ１＋ｄ２＋ｄ３
ＤＮＡマーカーＭ２を上流側に設定することにより、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが長くなり、下流側に設定することにより、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが短くなる。同様に、ＤＮＡマーカーＭ４を下流側に設定することにより、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが長くなり、上流側に設定することにより、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが短くなる。
また、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の距離ｄ１が長ければ、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端が存在し得る範囲が広く、導入される外来品種由来染色体断片Ｌの長さが確定しにくくなる。一方、距離ｄ１が短ければ、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端が存在し得る範囲が狭く、導入される外来品種由来染色体断片Ｌの長さが確定しやすくなる。同様に、ＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の距離ｄ３が長ければ、外来品種由来染色体断片Ｌの下流側末端が存在し得る範囲が広く、導入される外来品種由来染色体断片Ｌの長さが確定しにくくなり、距離ｄ３が短ければ、外来品種由来染色体断片Ｌの下流側末端が存在し得る範囲が狭く、導入される外来品種由来染色体断片Ｌの長さが確定しやすくなる。
外来品種由来染色体断片Ｌの長さが長くなるほど、標的領域の両側に存在する遺伝子も、標的領域に存在する目的の遺伝子とともに元品種に導入される可能性が高くなる。目的の遺伝子以外の遺伝子も導入されるということは、元品種に存在する目的遺伝子以外の遺伝子も置換されてしまうということであり、元品種が有していた優れた形質が、不用意に損なわれてしまうおそれがある。目的遺伝子以外に導入される遺伝子が少なければ少ないほど、すなわち、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが標的領域の長さに近いほど、元品種の優良形質を置換してしまう可能性を抑えることができるため好ましい。
ここで、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ１が標的領域Ｔの上流側末端に近いほど、そしてＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が標的領域Ｔの下流側末端に近いほど、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが短く、元品種へ導入される標的領域以外の染色体領域を短くすることができる。そこで、ＤＮＡマーカーＭ２は、標的領域Ｔの上流側末端に近傍のＤＮＡマーカーであることが好ましく、標的領域Ｔの上流側末端と同一部位であることがより好ましい。また、ＤＮＡマーカーＭ１は、ＤＮＡマーカーＭ２の上流側の近傍のＤＮＡマーカーであることが好ましい。一方、ＤＮＡマーカーＭ４は、標的領域Ｔの下流側末端に近傍のＤＮＡマーカーであることが好ましく、標的領域Ｔの下流側末端と同一部位であることがより好ましい。また、ＤＮＡマーカーＭ５は、ＤＮＡマーカーＭ４の下流側の近傍のＤＮＡマーカーであることが好ましい。
但し、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の距離ｄ１、ＤＮＡマーカーＭ２とＭ４の距離ｄ２、ＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の距離ｄ３が、それぞれ短くなりすぎると、組み換え頻度が小さくなり、後代個体を選抜する集団のサイズを大きくしないかぎり、目的の後代個体を得られにくくなる。一方、外来品種が元品種の近縁種である場合には、両品種の染色体のＤＮＡ配列は相同性が高いため、外来品種由来染色体断片Ｌの長さが長く、目的遺伝子の近隣の遺伝子も外来品種由来の遺伝子に置換された場合であっても、元品種の優良形質が損なわれない可能性がある。このため、ＤＮＡマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の設定は、標的領域の長さ、元品種と外来品種が近縁種か遠縁種か、選抜する集団のサイズ等を考慮して、適宜決定することが好ましい。
現在、遺伝子の配列情報は明らかになっているものの、その機能が不明である遺伝子は、数多く存在している。また、機能が既知と考えられている遺伝子であっても、その後の解析により、未知の新たな機能が発見されることも少なくない。原理的には、このような機能未知の遺伝子をコードする染色体断片を、該遺伝子を本来有していない元品種の染色体中に導入し、得られた品種が有する生理活性等の生物学的性質を、元品種と比較検討することにより、該遺伝子の機能を解明することが可能である。しかしながら、ＭＡＳ法等の従来の手法を用いた品種改良法では、元品種に導入される外来品種由来の染色体断片を厳密に制御することが困難であり、導入された染色体断片中に、目的の遺伝子以外にどのような遺伝子がコードされているのか、該染色体断片により置換され失われた元品種の染色体領域にどのような遺伝子がコードされていたのか、等の情報が不明である場合が多い。このため、従来法により外来品種由来染色体断片を導入するように設計されたゲノムを有する品種の場合には、元品種と異なる生物学的性質が、導入した目的の遺伝子により発現した機能であるのか否か、精確に評価することは非常に困難である。また、目的の形質を導入することができた場合であっても、その他の形質も変動した場合、該変動が導入した目的の遺伝子の未知の機能によるものなのか、それとも該遺伝子以外の別の遺伝子によるものなのか、判断することが難しい。
これに対して、本発明の植物ゲノム設計方法により設計されたゲノムは、外来品種由来染色体断片の長さや置換領域が、従来になくより厳密に規定することができる。このため、本発明の植物ゲノム設計方法を用いて外来品種由来染色体断片を導入するように設計されたゲノムを有する品種の場合には、該外来品種由来染色体断片により導入される形質を、従来になく高精度に評価することが可能となる。したがって、本発明の植物ゲノム設計方法は、遺伝子の機能解析等にも好適に用いられ得る。
次に、本発明の新品種の作製方法について説明する。本発明の新品種の作製方法は、本発明の植物ゲノム設計方法を利用して新品種を作製する方法である。具体的には、以下の４種（第一〜第四）の作製方法がある。
本発明の新品種の作製方法においては、元品種は、植物品種であれば特に限定されるものではないが、イネ科、マメ科、アブラナ科、ミカン科、アオイ科、キク科、ヒユ科、トウダイグサ科、ヒルガオ科、ユリ科等の品種であることが好ましい。イネ科の植物として、例えば、イネ、トウモロコシ、モロコシ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ヒエ、ソルガム等が好ましい。また、マメ科の植物として、例えば、ラッカセイ、ヒヨコマメ、ダイズ、インゲンマメ、ミヤコグサ、ウマゴヤシ等が好ましく、アブラナ科の植物として、例えば、シロイヌナズナ、アブラナ、ナズナ、ダイコン、キャベツ、ワサビ等が好ましい。その他、ミカン科の植物として、例えば、オレンジ等が好ましく、アオイ科の植物として、例えば、ワタ等が好ましく、キク科の植物として、例えば、ヒマワリ、レタス、ヒャクニチソウ、トマト、ジャガイモ、トウガラシ、タバコ等が好ましく、ヒユ科の植物として、例えば、テンサイ等が好ましく、トウダイグサ科の植物として、例えば、セイヨウハギクソウ、キャッサバ等が好ましく、ヒルガオ科の植物として、例えば、アサガオ等が好ましく、ユリ科の植物として、例えば、タマネギ等が好ましい。
本発明の新品種の作製方法においては、染色体断片置換系統として、特に自殖植物又は自殖植可能な植物の系統であることが好ましい。ゲノム設計における不確定要素を低減させることができるためである。ここで、自殖とは、自分自身を配偶者とした交配を意味する。具体的には、雌雄同株植物の場合、自家受粉によって胚珠が受精し、種子がつくられること、すなわち自家交配のことである。
特に、本発明の新品種の作製方法は、遺伝子組み換え法を用いず、比較的安全に、かつ安定的に新品種を作製することができることから、本発明において用いられる染色体断片置換系統は、食用植物が元品種であるものが好ましく、イネ、コムギ、トウモロコシ、ダイズ等が元品種であるものがより好ましく、イネであることがさらに好ましい。イネ品種として、コシヒカリ、ハバタキ、ＩＲ６４等であることが好ましく、コシヒカリであることが特に好ましい。なお、本発明において用いられる染色体断片置換系統は、常法により作製されたものであってもよく、独立行政法人農業生物資源研究所イネゲノムリソースセンター等の機関より入手可能なものであってもよい。
本発明の第一の新品種の作製方法は、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統を用い、元品種の染色体中の１又は複数の標的領域に対して、一標的領域ごとに下記工程（１−１）〜（１−６）を行うことを特徴とする。
（１−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（１−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（１−３）前記工程（１−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（１−４）前記工程（１−３）において得られた後代個体、又は前記工程（１−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（１−５）前記工程（１−４）において選抜された後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（１−６）前記工程（１−５）において得られた後代個体、又は前記工程（１−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
以下、工程ごとに説明する。
（１−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（１−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（１−３）前記工程（１−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（１−４）前記工程（１−３）において得られた後代個体、又は前記工程（１−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（１−５）前記工程（１−４）において選抜された後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（１−６）前記工程（１−５）において得られた後代個体、又は前記工程（１−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
以下、工程ごとに説明する。
まず、工程（１−１）として、標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する。すなわち、元品種の染色体の標的領域に置換により導入される外来品種由来の染色体断片の上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間に、それぞれくるように、各ＤＮＡマーカーをそれぞれ設定する。
具体的には、各ＤＮＡマーカーの設定は、本発明の植物ゲノム設計方法と同様である。このようにＤＮＡマーカーを設計することにより、新品種の作製において、導入される外来品種由来の染色体断片の長さをコントロールし、目的の遺伝子以外の遺伝子を元品種の染色体に導入することや、標的領域の近隣に存在する目的の遺伝子以外の遺伝子が外来品種由来の元品種の染色体に置換されることを効果的に抑制することが可能となる。
次に、工程（１−２）において、前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る。なお、染色体断片置換系統を種子親、元品種を花粉親として交配してもよく、元品種を種子親、染色体断片置換系統を花粉親として交配してもよい。
通常、交配においては、親個体が有する遺伝子は、ランダムに配偶子に配置されるため、ＤＮＡマーカーにより選抜された後代個体は、目的の形質をコードする遺伝子は有しているものの、その他の遺伝子領域が親個体からどのように変化しているのかは不明である。このため、得られた後代個体の表現形質が、ＤＮＡマーカーと連鎖している染色体領域によるものなのか、それとも他の染色体領域に存在する遺伝子の影響であるのか、判別することは困難である。本発明においては、親個体として、染色体断片置換系統と、該染色体断片置換系統の元品種とを用いることにより、得られた後代個体は、該染色体断片置換系統において外来品種由来の染色体断片以外の他の領域は、全て元品種と同じ遺伝子を有しているため、外来品種由来の染色体断片による影響を容易に判別することが可能となる。
なお、本発明の新品種の作製方法において、交配は、自然交配であってもよいが、種子親と花粉親を確実に特定することができるため、人工的に交配することが好ましい。ここで、人工的な交配の方法は、種子親の雌しべに花粉親から採取した花粉を受粉させ、受精させることができる方法であれば、特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。
工程（１−３）として、工程（１−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得た後、工程（１−４）として、工程（１−３）において得られた後代個体、又は工程（１−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する。
図２（１ａ）〜（１ｃ）は、工程（１−３）において得られる後代個体のうち、工程（１−４）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（１−３）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３がヘテロ染色体領域である後代個体（１ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（１ｂ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（１ｃ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（１ａ）が、工程（１−４）において最終的に選抜される後代個体である。後代個体（１ｂ）又は（１ｃ）は、さらに、それぞれ元品種の個体と戻し交配させ、得られた後代個体から、後代個体（１ａ）を選抜することができる。
次に工程（１−５）として、このように工程（１−４）において選抜された後代個体（１ａ）を自家交配することにより、後代個体を得た後、工程（１−６）として、前記工程（１−５）において得られた後代個体、又は前記工程（１−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する。
図２（１ｄ）〜（１ｆ）は、工程（１−５）において得られる後代個体のうち、工程（１−６）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（１−５）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４がヘテロ染色体領域である後代個体（１ｄ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（１ｅ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（１ｆ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（１ｅ）が、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある、本発明の第一の新品種の作製方法により作製される目的の新品種である。後代個体（１ｄ）又は（１ｆ）は、さらに、それぞれ自家交配させ、得られた後代個体から、後代個体（１ｅ）を選抜することができる。
また、標的領域の両端の確定は、本発明の第一の新品種の作製方法のように、導入される外来品種由来染色体断片の上流側末端を確定した後に下流側末端を確定してもよく、本発明の第二の新品種の作製方法のように、下流側末端を確定した後に上流側末端を確定してもよい。
本発明の第二の新品種の作製方法は、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統を用い、元品種の染色体中の１又は複数の標的領域に対して、一標的領域ごとに下記工程（２−１）〜（２−６）を行うことを特徴とする。
（２−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（２−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（２−３）前記工程（２−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（２−４）前記工程（２−３）において得られた後代個体、又は前記工程（２−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（２−５）前記工程（２−４）において選抜された後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（２−６）前記工程（２−５）において得られた後代個体、又は前記工程（２−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
工程（２−１）〜（２−３）は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−１）〜（１−３）と同様である。
（２−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（２−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（２−３）前記工程（２−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（２−４）前記工程（２−３）において得られた後代個体、又は前記工程（２−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（２−５）前記工程（２−４）において選抜された後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（２−６）前記工程（２−５）において得られた後代個体、又は前記工程（２−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
工程（２−１）〜（２−３）は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−１）〜（１−３）と同様である。
図３（２ａ）〜（２ｃ）は、工程（２−３）において得られる後代個体のうち、工程（２−４）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（２−３）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ３がヘテロ染色体領域である後代個体（２ａ）、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ３が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（２ｂ）、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ３が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（２ｃ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（２ａ）が、工程（２−４）において最終的に選抜される後代個体である。後代個体（２ｂ）又は（２ｃ）は、さらに、それぞれ元品種の個体と戻し交配させ、得られた後代個体から、後代個体（２ａ）を選抜することができる。
図３（２ｄ）〜（２ｆ）は、工程（２−５）において得られる後代個体のうち、工程（２−６）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（２−５）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４がヘテロ染色体領域である後代個体（２ｄ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（２ｅ）、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域である後代個体（２ｆ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（２ｅ）が、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある、本発明の第二の新品種の作製方法により作製された目的の新品種である。後代個体（２ｄ）又は（２ｆ）は、さらに、それぞれ自家交配させ、得られた後代個体から、後代個体（２ｅ）を選抜することができる。
また、標的領域の両端の確定は、本発明の第一又は第二の新品種の作製方法のように、導入される外来品種由来染色体断片の片側末端を確定した後に他方の末端を確定してもよく、本発明の第三の新品種の作製方法のように、まず、両側末端を確定してもよい。
本発明の第三の新品種の作製方法は、元品種の染色体の一部のみが外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統を用い、元品種の染色体中の１又は複数の標的領域に対して、一標的領域ごとに下記工程（３−１）〜（３−６）を行うことを特徴とする。
（３−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（３−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（３−３）前記工程（３−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（３−４）前記工程（３−３）において得られた後代個体、又は前記工程（３−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ５のいずれか一方が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、他方が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（３−５）前記工程（３−４）において選抜された後代個体を、自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（３−６）前記工程（３−５）において得られた後代個体、又は前記工程（３−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
工程（３−１）〜（３−３）は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−１）〜（１−３）と同様である。
（３−１）標的領域の上流側末端又はその上流にＤＮＡマーカーＭ２を、前記ＤＮＡマーカーＭ２の上流にＤＮＡマーカーＭ１を、前記標的領域の下流側末端又はその下流にＤＮＡマーカーＭ４を、前記ＤＮＡマーカーＭ４の下流にＤＮＡマーカーＭ５を、前記標的領域中にＤＮＡマーカーＭ３を、それぞれ設定する工程。
（３−２）前記染色体断片置換系統と前記元品種とを交配させ、前記ＤＮＡマーカーＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を得る工程。
（３−３）前記工程（３−２）において得られた後代個体を自家交配し、後代個体を得る工程。
（３−４）前記工程（３−３）において得られた後代個体、又は前記工程（３−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ５のいずれか一方が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、他方が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（３−５）前記工程（３−４）において選抜された後代個体を、自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（３−６）前記工程（３−５）において得られた後代個体、又は前記工程（３−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
工程（３−１）〜（３−３）は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−１）〜（１−３）と同様である。
工程（３−４）として、工程（３−３）において得られた後代個体、又は前記工程（３−３）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ５のいずれか一方が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、他方が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する。すなわち、工程（３−３）において得られた後代個体の中から、目的の後代個体を選抜してもよく、また、工程（３−３）において得られた後代個体から、少なくともいずれか一方のアレルにおいて、ＤＮＡマーカーＭ１とＭ５の間に、元品種由来アレルの領域と外来品種由来アレルの領域との組み換えのポイントが存在している後代個体を選抜した後に、該後代個体を戻し交配させて得られた後代個体の中から、目的の後代個体を選抜してもよい。
図４（３ａ）〜（３ｆ）は、工程（３−３）において得られる後代個体のうち、工程（３−４）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（３−３）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｂ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ）、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｄ）、ＤＮＡマーカーＭ１が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｅ）、ＤＮＡマーカーＭ１が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（３ａ）又は（３ｄ）が、工程（３−４）において最終的に選抜される後代個体である。後代個体（３ｂ）、（３ｃ）、（３ｅ）、又は（３ｆ）は、さらに、それぞれ元品種の個体と戻し交配させ、得られた後代個体から、後代個体（３ａ）又は（３ｄ）を選抜することができる。
次に工程（３−５）として、このように工程（３−４）において選抜された後代個体（３ａ）又は（３ｄ）を自家交配することにより、後代個体を得た後、工程（３−６）として、前記工程（３−５）において得られた後代個体、又は前記工程（３−５）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体から、前記ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体を選抜する。
図５（３ｇ）〜（３ｉ）は、工程（３−４）において得られる後代個体が（３ａ）であった場合のうち、工程（３−６）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（３−５）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｇ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｈ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｉ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（３ｈ）が、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある、本発明の第三の新品種の作製方法により作製された目的の新品種である。後代個体（３ｇ）又は（３ｉ）は、さらに、それぞれ自家交配させ、得られた後代個体から、後代個体（３ｈ）を選抜することができる。
図５（３ｊ）〜（３ｌ）は、工程（３−４）において得られる後代個体が（３ｄ）であった場合のうち、工程（３−６）において好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。まず、工程（３−５）において得られる後代個体から、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｊ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｋ）、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３及びＭ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｌ）をそれぞれ選抜する。ここで、後代個体（３ｋ）が、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある、本発明の第三の新品種の作製方法により作製された目的の新品種である。後代個体（３ｊ）又は（３ｌ）は、さらに、それぞれ自家交配させ、得られた後代個体から、後代個体（３ｋ）を選抜することができる。
なお、本発明の第三の新品種の作製方法においては、工程（３−４）において、図４に示す（３ａ）〜（３ｆ）の全ての個体を選抜した場合であっても、工程（３−５）の前に、下記工程（３−７−１）及び（３−７−２）を行うことにより、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２、Ｍ３、及びＭ４が前記外来品種由来アレルのホモ染色体領域である目的の後代個体を得ることができる。
（３−７−１）前記工程（３−４）において選抜された後代個体を、自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（３−７−２）前記工程（３−７−１）において得られた後代個体、前記工程（３−７−１）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体、又は前記工程（３−７−１）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、（ｉｉ−１）前記ＤＮＡマーカーＭ１が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体、又は（ｉｉ−２）前記ＤＮＡマーカーＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
（３−７−１）前記工程（３−４）において選抜された後代個体を、自家交配することにより、後代個体を得る工程。
（３−７−２）前記工程（３−７−１）において得られた後代個体、前記工程（３−７−１）において得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体、又は前記工程（３−７−１）において得られた後代個体を自家交配させて得られた後代個体を戻し交配させて得られた後代個体から、（ｉｉ−１）前記ＤＮＡマーカーＭ１が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体、又は（ｉｉ−２）前記ＤＮＡマーカーＭ５が前記元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４が前記元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する工程。
工程（３−７−２）において選抜される個体のうち、（ｉｉ−１）ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３が元品種由来アレルと外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−４）において最終的に選抜される後代個体（１ａ）に相当し、（ｉｉ−２）ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４が元品種由来アレルと外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体は、本発明の第二の新品種の作製方法の工程（２−４）において最終的に選抜される後代個体（２ａ）に相当する。したがって、工程（３−７−２）において選抜された個体は、本発明の第一の新品種の作製方法の工程（１−５）及び（１−６）、又は本発明の第二の新品種の作製方法の工程（２−５）及び（２−６）と同様に、工程（３−５’）及び（３−６’）を行うことにより、外来品種由来染色体断片Ｌの上流側末端がＤＮＡマーカーＭ１とＭ２の間に、下流側末端がＤＮＡマーカーＭ４とＭ５の間にある、本発明の第三の新品種の作製方法により作製された目的の新品種を得ることができる。
図６〜図９は、工程（３−７−１）において得られる後代個体のうち、比較的好ましい後代個体の染色体領域を示した図である。図中白抜き太線が元品種由来アレルを、塗りつぶし太線が外来品種由来アレルを、それぞれ示している。ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ａ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３〜Ｍ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ａ−ｂ）は、後代個体（３ａ）の自家交配により得られる後代個体である。ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３〜Ｍ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｂ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｂ−ｂ）は、後代個体（３ｂ）の自家交配により得られる後代個体である。ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｂ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｃ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２及びＭ３がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｄ）、ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｅ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｆ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｃ−ｇ）は、後代個体（３ｃ）の自家交配により得られる後代個体である。
また、ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｄ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ３がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｄ−ｂ）は、後代個体（３ｄ）の自家交配により得られる後代個体である。ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｅ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ３が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５がヘテロ染色体領域である後代個体（３ｅ−ｂ）は、後代個体（３ｅ）の自家交配により得られる後代個体である。ＤＮＡマーカーＭ１が元品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が外来品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ａ）、ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ４が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ｂ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ｃ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ３及びＭ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ｄ）、ＤＮＡマーカーＭ１が外来品種由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２〜Ｍ４がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ｅ）、ＤＮＡマーカーＭ１及びＭ２が外来品種由来アレルのホモ染色体領であり、ＤＮＡマーカーＭ３がヘテロ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ４及びＭ５が元品種由来アレルのホモ染色体領域である後代個体（３ｆ−ｇ）は、後代個体（３ｆ）の自家交配により得られる後代個体である。
工程（３−７−１）において得られるこれらの後代個体のうち、後代個体（３ａ−ａ）は図２に示す後代個体（１ａ）に相当し、後代個体（３ｄ−ａ）は図３に示す後代個体（２ａ）に相当する。したがって、これらの後代個体を選抜し、次の工程（３−５’）に進めることができる。
また、後代個体（３ｂ−ｂ）、（３ｃ−ａ）、（３ｃ−ｂ）、（３ｃ−ｃ）、（３ｃ−ｄ）、及び（３ｃ−ｅ）をそれぞれ自家交配させ、得られた後代個体の中には、染色体領域が後代個体（１ａ）に相当する個体が含まれ得る。同様に、後代個体（３ｅ−ａ）、（３ｆ−ａ）、（３ｆ−ｂ）、（３ｆ−ｃ）、（３ｆ−ｄ）、及び（３ｆ−ｅ）をそれぞれ自家交配させ、得られた後代個体の中には、染色体領域が後代個体（２ａ）に相当する個体が含まれ得る。そこで、これらの後代個体を選抜し、次の工程（３−５’）に進めることができる。
一方、後代個体（３ｂ−ａ）を自家交配させ、得られた後代個体の中には、染色体領域が後代個体（３ｂ−ｂ）に相当する個体が含まれ得る。同様に、後代個体（３ｅ−ｂ）を自家交配させ、得られた後代個体の中には、染色体領域が後代個体（３ｅ−ａ）に相当する個体が含まれ得る。そこで、これらの後代個体を選抜し、さらに自家交配させ、得られた後代個体の中から、染色体領域が後代個体（１ａ）や（２ａ）に相当する個体を選抜し、次の工程（３−５’）に進めることができる。
工程（３−４）において選抜される後代個体は、元品種由来アレルの領域と外来品種由来アレルの領域との組み換えのポイントの位置が不明であり、標的領域が外来品種由来の染色体断片により置換されていない後代個体や、標的領域が部分的に外来品種由来の染色体断片により置換されているにすぎない後代個体も選抜されてしまう。そこで、工程（３−４）において選抜された後代個体から、標的領域が外来品種由来の染色体断片により置換されている後代個体を選抜したものを、工程（３−５）に用いてもよい。ここで、標的領域が外来品種由来の染色体断片により置換されている後代個体の選抜は、ＤＮＡマーカーＭ３が元品種由来アレルと前記外来品種由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体を選抜する等のＤＮＡマーカーを用いた選抜であってもよく、外来品種由来染色体断片の置換により導入される標的の形質を有する後代個体を選抜する等の形質検定による選抜であってもよい。工程（３−３）において得られる後代個体数が少ない場合には、形質検定による選抜を行ってもよい。
工程（１−６）、（２−６）又は（３−６）において選抜された後代個体、すなわち、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により作製された新品種は、目的の形質を有しているか否かを確認することが好ましい。例えば、新品種の個体から自殖種子を採取し、該種子を個体別に集団として栽培する。この栽培集団を適宜観察又は分析等することにより、目的の形質を有していること、及び、集団全体が分離していないことを確認することができる。
また、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法において、標的領域は、１であってもよく、複数であってもよい。複数である場合には、標的領域ごとに上記工程を繰り返し行うことにより、全ての標的領域が外来品種由来のホモ染色体断片に置換された後代個体を得ることができる。
本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により、導入される外来品種由来の染色体断片の領域をコントロールし、目的の遺伝子領域以外の他の遺伝子の導入を効率的に抑制することができるため、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的形質を有する新品種を作製することができる。このため、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により作製された品種は、導入された染色体断片による元品種の形質に対する改良効果を、非常に信頼性高く判定することができる。
また、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法において、各標的領域に対して設定したＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５は、該方法により作製された品種に特有のゲノム情報である。したがって、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により作製された品種は、これらのＤＮＡマーカーを用いて鑑別することができる。
具体的には、本発明の植物品種の鑑別方法は、ある植物個体が、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法を用いて作製された特定の品種であるか否かを鑑別する方法であって、当該植物個体のゲノム解析により、前記ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５からなる群より選択される１以上のＤＮＡマーカーをタイピングし、得られたタイピング結果が、前記特定の品種の結果と一致する場合に、当該植物個体が前記特定の品種であると鑑別することを特徴とする、植物品種の鑑別方法である。
ここで、品種の鑑別には、一標的領域ごとに５のＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５があるが、ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５の全てを用いてもよく、５個のＤＮＡマーカーのうちの幾つかを用いてもよい。例えば、上流側の組み換えポイントであるＤＮＡマーカーＭ１とＭ２のみを用いてもよく、下流側の組み換えポイントであるＤＮＡマーカーＭ４とＭ５のみを用いてもよく、標的領域を含むＤＮＡマーカーＭ２とＭ４のみを用いてもよい。また、標的領域が複数ある場合には、各標的領域のＤＮＡマーカーを適宜組み合わせて用いてもよい。複数のＤＮＡマーカーを適宜組み合わせることにより、より厳密な品種鑑別が可能となる。
本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により作製された品種（以下、本発明の第一の品種ということがある。）の個体は、該個体の作製に用いられた元品種の個体と同様に、交配して後代個体を得ることができる。特に、本発明の第一の品種の個体及び、該品種の個体の後代個体からなる群より選択される２個体を交配して後代個体を得ることが好ましい。本発明においては、該２個体として、互いに少なくとも１の標的領域が異なる２個体であることが好ましく、また、交配して得られる後代個体が、元品種の染色体中の複数の標的領域が、外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体であることが好ましい。
次に、本発明の第四の新品種の作製方法について説明する。本発明の第四の新品種の作製方法は、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法により作製された本発明の第一の品種の個体のうち、少なくとも一の標的領域が互いに異なる２個体を親個体として交配させることにより、それぞれの親個体が有している、外来品種由来染色体断片により置換された領域を、全て集積させたゲノムを有する新品種を作製する方法である。
すなわち、本発明の第四の新品種の作製方法は、（４−１）本発明の第一の品種の個体を種子親とし、前記種子親とは少なくとも１の標的領域が異なる、本発明の第一の品種の個体を花粉親とし、前記種子親と前記花粉親とを交配し、後代個体を得る工程と、（４−２）前記工程（４−１）において得られた後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程と、（４−３）前記工程（４−２）において得られた後代個体から、元品種の染色体中、種子親が有する標的領域と花粉親が有する標的領域のいずれもが、外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている後代個体を選抜する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の第四の新品種の作製方法は、前記工程（４−３）の後、さらに、（４−４）本発明の第一の品種の個体、前記工程（４−３）において選抜された個体、及びこれらの後代個体からなる群より、互いに少なくとも１の標的領域が異なる２個体を種子親及び花粉親として選択し、交配させて後代個体を得る工程と、（４−５）前記工程（４−４）において得られた後代個体を自家交配することにより、後代個体を得る工程と、（４−６）前記工程（４−５）において得られた後代個体から、元品種の染色体中、種子親が有する標的領域と花粉親が有する標的領域のいずれもが、外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている後代個体を選抜する工程と、（４−７）前記工程（４−４）〜（４−６）を１回以上繰り返す工程と、を有していてもよい。
なお、各後代個体において、各標的領域が外来品種由来のホモ接合体断片であるか否かは、本発明の第一の新品種の作製方法において用いられたＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５を用いて識別することができる。
戻し交配とＭＡＳ法による従来の品種改良方法では、前述したように、導入される染色体断片の長さをコントロールすることができないため、目的の遺伝子の他に多くの機能不明な遺伝子も一緒に導入される。導入される染色体断片の数が多くなればなるほど、導入される機能不明な遺伝子数も増えるため、交配により複数の形質を改良しようとすると、改良する目的の形質以外の形質が劣化する等の問題が生じてしまう。また、このように、多くの不明な遺伝子が導入されている可能性が高いため、目的の形質が、意図して導入した染色体断片（標的領域の染色体断片）により形質が改良されたとは限らず、標的領域の染色体断片を有する後代個体であっても、目的の形質が改良されていない個体も多く得られてしまう。さらに、選抜に使用するＤＮＡマーカーは、元品種において標的領域の染色体断片と連鎖しているに過ぎず、複数回の交配により、染色体がランダムに配置される結果、標的領域の染色体断片と連鎖しなくなり、該ＤＮＡマーカーを用いては、標的領域の染色体断片を有する後代個体を選抜できなくなる場合も多い。
例えば、従来の交配法により元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ａのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ａ）と、従来の交配法により元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ｂのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ｂ）とを交配させて、得られた後代個体を自家交配することにより、元品種の染色体に外来品種由来の標的領域ＡとＢの両方が外来品種由来のホモ接合体である個体Ｐ２（ＡＢ）を得る場合に、標的領域ＡとＢが互いに独立であり、メンデルの法則に従う場合には、理論上は１／１６の確率で後代個体から個体Ｐ２（ＡＢ）を選抜することができる。しかしながら、選抜された個体Ｐ２（ＡＢ）は、必ずしも目的の２形質が改良されているとは限らず、また、目的の形質が改良されていたとしても、その他の形質が劣化している場合が多い。この問題は、導入する標的領域の数が多くなるほど深刻であり、実際には、３つ以上の形質を改良することは非常に困難であった。
これに対して、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法を用いて作製された品種の個体及びこれらの後代個体は、標的領域以外の染色体領域の導入を可能な限り抑制することができるため、元品種と異なる形質は、導入された外来品種由来の標的領域の染色体断片の効果である可能性は非常に高い。したがって、本発明の第四の新品種の作製方法のように、例えば、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法を用いて元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ａのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ａ）と、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法を用いて元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ｂのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ｂ）とを交配させて、元品種の染色体に外来品種由来の標的領域ＡとＢの両方が外来品種由来のホモ接合体である個体Ｐ２（ＡＢ）を得た場合には、該個体Ｐ２（ＡＢ）では、その他の元品種が有する好ましい形質を変更することなく、個体Ｐ１（Ａ）が改良されていた形質Ａと個体Ｐ１（Ｂ）が改良されていた形質Ｂの両方の形質が改良されていることが十分に期待し得る。このように、本発明の第四の新品種の作製方法を用いることにより、改良される形質を交配により順次蓄積することができ、３つ以上の形質を簡便にかつ高い精度で改良することができる。
また、選抜に用いるＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５は、標的領域中又は近接するＤＮＡマーカーであるため、本発明の第四の新品種の作製方法を用いた場合のように、複数回交配を繰り返したとしても、該ＤＮＡマーカーＭ１〜Ｍ５を用いて十分に標的領域の染色体断片を有する後代個体を選抜することができる。
例えば、本発明の第一の品種の個体であって、元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ａのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ａ）を種子親とし、本発明の第一の品種の個体であって、元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ｂのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ｂ）を花粉親とし、Ｐ１（Ａ）とＰ１（Ｂ）とを交配して、得られた後代個体を自家交配することにより後代個体を得た後、得られた後代個体から、元品種の染色体中、標的領域ＡとＢのいずれもが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＡＢ）を選抜することにより、新品種を作製することができる。ここで、標的領域ＡとＢが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、１／１６の確率で後代個体から個体Ｐ２（ＡＢ）を選抜することができる。
また、このようにして得られた後代個体Ｐ２（ＡＢ）と、元品種の染色体に外来品種由来の標的領域Ｃのホモ染色体断片を導入した個体Ｐ１（Ｃ）を交配させて後代個体を得た後、得られた後代個体を自家交配することにより得られた後代個体から、元品種の染色体中、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれもが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ３（ＡＢＣ）を選抜することにより、新品種を作製することができる。ここで、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、１／６４の確率で後代個体から個体Ｐ３（ＡＢＣ）を選抜することができる。
標的領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれもが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ３（ＡＢＣ）は、例えば、以下の方法によっても作製することができる。まず、Ｐ１（Ｂ）とＰ１（Ｃ）を交配させて後代個体を得た後、得られた後代個体を自家交配することにより得られた後代個体から、元品種の染色体中、標的領域Ｂ及びＣが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＢＣ）を選抜する。ここで、標的領域ＢとＣが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、１／１６の確率で後代個体から個体Ｐ２（ＢＣ）を選抜することができる。その後、Ｐ２（ＡＢ）とＰ２（ＢＣ）を交配させて後代個体を得た後、得られた後代個体からＰ３（ＡＢＣ）を選抜することによって、Ｐ３（ＡＢＣ）を作製することができる。Ｐ２（ＡＢ）とＰ２（ＢＣ）はいずれも標的領域Ｂは外来品種由来のホモ接合体であるため、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、１／１６の確率で後代個体から個体Ｐ３（ＡＢＣ）を選抜することができる。
図１０は、元品種の染色体中の、３の標的領域（標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ）を外来品種由来の染色体断片に置換した品種の作製方法を示した模式図である。図中、四角は各個体を示し、四角中のアルファベットは、各標的領域が外来品種由来のホモ染色体断片に置換されていることを示している。四角が積み重なったピラミッドでは、１の四角は２の四角の上段に積み重ねられているが、下段の２の四角が親個体であり、上段の１四角が交配により得られた後代個体を意味する。また、四角が積み重なったピラミッドの左側の数値は、各標的領域が互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合の、各後代個体が得られる確率を示している。図１０（ａ）が、上述したＰ２（ＡＢ）とＰ１（Ｃ）を交配させてＰ３（ＡＢＣ）を作製する方法を示したものであり、図１０（ｂ）が、上述したＰ２（ＡＢ）とＰ２（ＢＣ）を交配させてＰ３（ＡＢＣ）を作製する方法を示したものである。このように、本発明の第一〜第三の新品種の作製方法を用いて作製された品種及びこれらの後代個体のうち、互いに少なくとも１の標的領域が異なる個体同士を、順次交配していくことにより、外来品種由来の染色体断片で置換された標的領域を蓄積し、元品種の染色体中の、４つ以上の標的領域が外来品種由来の染色体断片で置換された品種も作製することができる。
ここで、元品種の染色体中の、４の標的領域（標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を外来品種由来の染色体断片に置換した品種Ｐ４（ＡＢＣＤ）を作製する場合に、例えば、標的領域Ａ及びＢが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＡＢ）と、標的領域Ｃ及びＤが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＣＤ）とを交配させた場合には、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、得られた後代個体を自家交配することにより、１／２５６の確率で後代個体から個体Ｐ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。同様に、５の標的領域（標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を外来品種由来の染色体断片に置換した品種Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）を作製する場合に、例えば、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ３（ＡＢＣ）と、標的領域Ｄ及びＥが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＤＥ）とを交配させた場合には、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、１／１０２４の確率で後代個体から個体Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
しかしながら、通常目的の後代個体を得る場合には、選抜集団のサイズを、目的の後代個体が存在する確率の数〜１０倍程度に設定する。選抜集団のサイズが不十分であると、目的の後代個体が得られないおそれが高いためである。一方で、通常は一個体から採取し得る種子数は限られている。例えば、イネでは、一個体から１０００粒程度しか種子を確保することができず、植物体が弱く、数十粒しか種子が得られない場合もある。さらに、選抜集団のサイズが大きくなるほど、必要な時間や労力、コストが過大となる。このため、目的の後代個体が存在する確率が１／１０２４以上となる作製方法は、現実には非常に実施困難であると考えられる。
本発明の第四の新品種の作製方法においては、選抜された後代個体を順次交配することにより、外来品種由来の染色体断片に置換された標的領域を蓄積させていくことができるため、一度の選抜集団における目的の後代個体が存在する確率を１／２５６〜１／１６となるようにして、新品種を作製することが可能である。
例えば、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが、互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、まず、上述したＰ２（ＡＢ）の作製方法と同様にしてＰ２（ＡＢ）とＰ２（ＣＤ）を作製した後、Ｐ２（ＡＢ）とＰ２（ＢＣ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することによって、Ｐ４（ＡＢＣＤ）を作製することができる。この場合、理論上、選抜集団から１／２５６の確率でＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。
また、Ｐ２（ＡＢ）と、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にして作製したＰ３（ＢＣＤ）とを交配させて後代個体を得た後、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜してもよい。Ｐ２（ＡＢ）とＰ３（ＢＣＤ）はいずれも標的領域Ｂは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。
さらに、Ｐ３（ＢＣＤ）と同様にして作製したＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）とを交配させて後代個体を得た後、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜してもよい。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）はいずれも標的領域Ｂ及びＣは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。
また、Ｐ２（ＡＢ）と、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にして作製したＰ３（ＢＣＤ）とを交配させて後代個体を得た後、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜してもよい。Ｐ２（ＡＢ）とＰ３（ＢＣＤ）はいずれも標的領域Ｂは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。
さらに、Ｐ３（ＢＣＤ）と同様にして作製したＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）とを交配させて後代個体を得た後、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜してもよい。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）はいずれも標的領域Ｂ及びＣは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜することができる。
図１１は、品種Ｐ４（ＡＢＣＤ）の作製方法を示した模式図である。図１１（ａ）が、上述したＰ２（ＡＢ）とＰ２（ＣＤ）を交配させてＰ４（ＡＢＣＤ）を作製する方法を示したものであり、図１１（ｂ）が、上述したＰ２（ＡＢ）とＰ３（ＢＣＤ）を交配させてＰ４（ＡＢＣＤ）を作製する方法を示したものであり、図１１（ｃ）が、上述したＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）を交配させてＰ４（ＡＢＣＤ）を作製する方法を示したものである。
また、例えば、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが、互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、Ｐ２（ＡＢ）とＰ３（ＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することによって、Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）を作製することができる。この場合、理論上、選抜集団からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる確率は１／１０２４である。
これに対して、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にしてＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）をそれぞれ作製した後、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することによって、Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）を作製することができる。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｃは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／２５６の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
また、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にしてＰ３（ＡＢＣ）を、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＢＣＤＥ）を、それぞれ作製した後、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜してもよい。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＢＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｂ及びＣは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
その他、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）をそれぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜してもよい。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
これに対して、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にしてＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）をそれぞれ作製した後、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することによって、Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）を作製することができる。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｃは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／２５６の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
また、上述したＰ３（ＡＢＣ）の作製方法と同様にしてＰ３（ＡＢＣ）を、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＢＣＤＥ）を、それぞれ作製した後、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜してもよい。Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＢＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｂ及びＣは外来品種由来のホモ接合体であるため、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
その他、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）をそれぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜してもよい。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
図１２は、品種Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）の作製方法を示した模式図である。図１２（ａ）が、上述したＰ２（ＡＢ）とＰ３（ＣＤＥ）を交配させてＰ５（ＡＢＣＤＥ）を作製する方法を示したものであり、図１２（ｂ）が、上述したＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＣＤＥ）を交配させてＰ５（ＡＢＣＤＥ）を作製する方法を示したものであり、図１２（ｃ）が、上述したＰ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させてＰ５（ＡＢＣＤＥ）を作製する方法であり、図１２（ｄ）が、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＢＣＤＥ）を交配させてＰ５（ＡＢＣＤＥ）を作製する方法を示したものである。
また、例えば、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆが、互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合には、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによって、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。この場合、理論上、選抜集団からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる確率は１／４０９６である。
また、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。この場合、理論上、選抜集団からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる確率は１／１０２４である。
これに対して、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）をそれぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配して後代個体を得ることにより、理論上、選抜集団から１／２５６の確率でＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｃ及びＤが外来品種由来のホモ接合体であるためである。
また、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）を、上述したＰ５（ＡＢＣＤＥ）の作製方法と同様にしてＰ５（ＢＣＤＥＦ）を、それぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
また、上述したＰ５（ＡＢＣＤＥ）の作製方法と同様にしてＰ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）をそれぞれ作製した後、Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる。
また、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。この場合、理論上、選抜集団からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる確率は１／１０２４である。
これに対して、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）をそれぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配して後代個体を得ることにより、理論上、選抜集団から１／２５６の確率でＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｃ及びＤが外来品種由来のホモ接合体であるためである。
また、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）の作製方法と同様にしてＰ４（ＡＢＣＤ）を、上述したＰ５（ＡＢＣＤＥ）の作製方法と同様にしてＰ５（ＢＣＤＥＦ）を、それぞれ作製した後、Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。Ｐ４（ＡＢＣＤ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／６４の確率でＰ５（ＡＢＣＤＥ）を選抜することができる。
また、上述したＰ５（ＡＢＣＤＥ）の作製方法と同様にしてＰ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）をそれぞれ作製した後、Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させて後代個体を得、さらに自家交配することにより得られた後代個体からＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することによっても、Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製することができる。Ｐ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）はいずれも標的領域Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは外来品種由来のホモ接合体であるため、この場合、理論上、選抜集団から１／１６の確率でＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を選抜することができる。
図１３は、品種Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）の作製方法を示した模式図である。図１３（ａ）が、上述したＰ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＤＥＦ）を交配させてＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法を示したものであり、図１３（ｂ）が、上述したＰ３（ＡＢＣ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させてＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法を示したものであり、図１３（ｃ）が、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ４（ＣＤＥＦ）を交配させてＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法であり、図１３（ｄ）が、上述したＰ４（ＡＢＣＤ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させてＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法を示したものであり、図１３（ｅ）が、上述したＰ５（ＡＢＣＤＥ）とＰ５（ＢＣＤＥＦ）を交配させてＰ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法を示したものである。
上述したように、イネ等の一度の交配により得られる後代個体の数が比較的少量である植物の場合には、一度の選抜集団における目的の後代個体が存在する確率を１／６４〜１／１６となるようにして、新品種を作製することが好ましい。つまり、染色体中に異なる標的領域の和が３以下であるような組み合わせの個体同士を、順次交配させることにより、元品種の染色体中の、複数の標的領域を外来品種由来の染色体断片に置換した品種を安定的に作製することができる。
図１４は、一度の選抜集団における目的の後代個体が存在する確率を１／６４〜１／１６として、品種Ｐ６（ＡＢＣＤＥＦ）を作製する方法を示した模式図である。図１４（ａ）が、全ての選抜集団における確率を１／１６とした場合の作製方法を示した図であり、図１４（ｂ）及び（ｃ）が、全ての選抜集団における確率を１／１６又は１／６４とした場合の作製方法を示した図である。なお、標的領域数を７以上とした場合であっても、一度の選抜集団における目的の後代個体が存在する確率を１／６４〜１／１６として、同様に作製し得る。
各標的領域が互いに連鎖することなく独立であり、メンデルの法則に従う場合に、一度の選抜集団における目的の後代個体が存在する確率をどのように規定するかは、一度の交配により得られる後代個体の数や、最終的に目的の品種の個体を得られるまで時間等を考慮して、適宜決定することができる。交配により得られる後代個体の数が十分である場合には、目的の後代個体が存在する確率を１／６４等のように高めに設定することができる。この場合、一度の選抜集団の規模が比較的大きくなり、一度の選抜に必要な時間や労力、コストは大きくなるが、比較的少ない選抜回数で目的数の標的領域を外来品種由来の染色体断片に置換した品種を得ることができる。一方、一度の交配により得られる後代個体の数が少ない場合には、一度の選抜集団の規模は小さくせざるを得ず、一度の選抜に必要な時間やコスト等は抑えられるが、選抜回数が多くなり、最終的に目的の品種の個体を得られるまでの時間が長くなる。例えば、図１１に示すように、Ｐ４（ＡＢＣＤ）を作製する場合に、図１１（ａ）の方法では、まず、Ｐ１（Ａ）とＰ１（Ｂ）を交配しＰ２（ＡＢ）を選抜する回と、Ｐ１（Ｃ）とＰ１（Ｄ）を交配しＰ２（ＣＤ）を選抜する回と、Ｐ２（ＡＢ）とＰ２（ＣＤ）を交配しＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜する回の３回の選抜により作製することができる。一方、図１１（ｃ）の方法では、例えば、Ｐ１（Ａ）とＰ１（Ｂ）を交配しＰ２（ＡＢ）を選抜する回と、Ｐ１（Ｃ）とＰ１（Ｄ）を交配しＰ２（ＣＤ）を選抜する回と、Ｐ２（ＡＢ）とＰ１（Ｃ）を交配しＰ３（ＡＢＣ）を選抜する回と、Ｐ１（Ｂ）とＰ２（ＣＤ）を交配しＰ３（ＢＣＤ）を選抜する回と、Ｐ３（ＡＢＣ）とＰ３（ＢＣＤ）を交配しＰ４（ＡＢＣＤ）を選抜する回の、少なくとも５回の選抜により作製される。図１１（ａ）の方法は、交配させる親個体が有する外来品種由来の染色体断片に置換された標的領域が、それぞれ異なるため、図１１（ｃ）の方法よりも、一度の選抜集団を大きくする必要があるが、より少ない選抜回数でＰ４（ＡＢＣＤ）を作製することができる。
本発明においては、上述するように、染色体の一部が外来品種由来の染色体断片に置換されている染色体断片置換系統の後代品種であって、１又は複数の標的領域が外来品種由来の染色体断片により置換されており、前記染色体断片の長さが、前記標的領域の上流に設定されたＤＮＡマーカーと、前記標的領域の下流に設定されたＤＮＡマーカーとにより制御されていることを特徴とする新品種を作製することができる。本発明においては、標的領域を適宜設定することにより、後述する実施例に記載の新品種、特にイネ品種コシヒカリかずさ４号（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｋｏｓｈｉｈｉｋａｒｉ−ｋａｚｕｓａ４ ｇｏｕ）等の有用な新品種を得ることができる。
その他、本発明の第一〜第四の新品種の作製方法を用いて作製された品種であって、元品種の染色体中の２以上の標的領域を外来品種由来の染色体断片に置換した品種の個体及びこれらの後代個体と、元品種の個体とを交配し、得られた後代個体を自家交配することにより、親個体が有する外来品種由来の染色体断片に置換された複数の領域のうち、少なくとも１の領域が、元品種由来の染色体断片に置換された新品種を作製することができる。例えば、本発明の第一〜第四の新品種の作製方法を用いて、元品種の染色体中、標的領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれもが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されている個体Ｐ３（ＡＢＣ）を作製した場合に、このＰ３（ＡＢＣ）と元品種の個体とを交配し、得られた後代個体を自家交配することにより、標的領域Ａ及びＢのみが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されており、標的領域Ｃは元品種由来の染色体断片に置換されている個体Ｐ２（ＡＢ）や、標的領域Ｂのみが外来品種由来のホモ染色体断片に置換されており、標的領域Ａ及びＣは元品種由来の染色体断片に置換されている個体Ｐ２（Ｂ）等の新品種の個体を得ることもできる。
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
本発明を用いて、イネ品種コシヒカリの耐倒伏性を改良した新品種を作製した。
まず、背の低いイネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ(Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｔｒａｉｔ Ｌｏｃｕｓ) 解析を行った結果、第１染色体のＳｄ１領域に大きなＱＴＬが存在することがわかった。コシヒカリのその領域をハバタキ由来の遺伝子領域にすれば、コシヒカリの背（稈長）が低くなり、耐倒伏性が強くなると予想した。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＳｄ１領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
本発明を用いて、イネ品種コシヒカリの耐倒伏性を改良した新品種を作製した。
まず、背の低いイネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ(Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｔｒａｉｔ Ｌｏｃｕｓ) 解析を行った結果、第１染色体のＳｄ１領域に大きなＱＴＬが存在することがわかった。コシヒカリのその領域をハバタキ由来の遺伝子領域にすれば、コシヒカリの背（稈長）が低くなり、耐倒伏性が強くなると予想した。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＳｄ１領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
次に、本発明の植物ゲノム設計方法に従い、得られた染色体断片置換系統のハバタキ由来の染色体断片領域の長さを調節し、ゲノムを設計した。具体的には、Ｓｄ１領域にあるＤＮＡマーカーＳＰ−４００９をＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）、ＤＮＡマーカーＧ２００３をＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）、ＤＮＡマーカーＧ２００２をＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−４６２をＤＮＡマーカーＭ４（Ｓｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−１２５９をＤＮＡマーカーＭ５（Ｓｄ１）とした。これらのＤＮＡマーカーを図１５及び表１に示した。ＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）とＭ２（Ｓｄ１）の距離ｄ１は約１．６ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）とＭ４（Ｓｄ１）の距離ｄ２は約９０ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ４（Ｓｄ１）とＭ５（Ｓｄ１）の距離ｄ３は約７５０ｋｂｐである。これにより、コシヒカリの染色体中、ハバタキ由来染色体断片Ｌ１の長さは、９０ｋｂｐ＜Ｌ１＜８４２ｋｂｐとなる。
次に、得られた染色体断片置換系統とコシヒカリとを交配させ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）が、コシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体（種子）を１０個収穫した。得られた種子を全て栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。
収穫された種子をさらに栽培した。圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）及びＭ３（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である栽培個体を選抜した。
この選抜された栽培個体を自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。この収穫された種子をさらに栽培し、圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）及びＭ５（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）、Ｍ３（Ｓｄ１）、及びＭ４（Ｓｄ１）がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体１個を選抜した。この選抜された栽培個体が、コシヒカリのＳｄ１領域のＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）とＤＮＡマーカーＭ５（Ｓｄ１）の間の領域を、ハバタキ由来染色体断片に置換した新品種であり、本発明者はこの新品種を「コシヒカリえいち４号」と命名した。図１６はコシヒカリえいち４号のゲノムを模式的に表した図である。
収穫された種子をさらに栽培した。圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）及びＭ３（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である栽培個体を選抜した。
この選抜された栽培個体を自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。この収穫された種子をさらに栽培し、圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）及びＭ５（Ｓｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２（Ｓｄ１）、Ｍ３（Ｓｄ１）、及びＭ４（Ｓｄ１）がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体１個を選抜した。この選抜された栽培個体が、コシヒカリのＳｄ１領域のＤＮＡマーカーＭ１（Ｓｄ１）とＤＮＡマーカーＭ５（Ｓｄ１）の間の領域を、ハバタキ由来染色体断片に置換した新品種であり、本発明者はこの新品種を「コシヒカリえいち４号」と命名した。図１６はコシヒカリえいち４号のゲノムを模式的に表した図である。
コシヒカリえいち４号とコシヒカリの形質を比較検討した（愛知県にて２００５〜２００６年に実施）。形質の検討は、種苗法（平成１０年法律第８３号）第５条第１項に基づく品種登録出願のための特性審査に準拠して行った。検討結果を表２〜４に示す。対照品種であるコシヒカリと日本晴の稈長は、それぞれ９９．０ｃｍ、８６．８ｃｍであったのに対して、コシヒカリえいち４号の稈長は８３．３ｃｍと短くなっていた。一方、コシヒカリえいち４号は、稈長が低くなる以外は、基本的にコシヒカリと同じであり、コシヒカリの穂発芽性難の優良形質も有していた。さらに、図１７に示すように、稈長が低くなったことで、耐倒伏性も高められていた。
したがって、これらの結果から、本発明の植物ゲノム設計方法を用いてゲノムを設計し、本発明の新品種の作製方法を用いて作製することにより、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
したがって、これらの結果から、本発明の植物ゲノム設計方法を用いてゲノムを設計し、本発明の新品種の作製方法を用いて作製することにより、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
［実施例２］
本発明を用いて、イネ品種コシヒカリの着粒密度を高めた新品種を作製した。
まず、イネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ解析を行った結果、第１染色体の約５Ｍｂの領域に、コシヒカリより着粒密度が高いＱＴＬが存在することがわかった。すなわち、その領域に存在するＧｎ１遺伝子が、着粒密度を制御する原因遺伝子であることがわかった。そこで、コシヒカリのＧｎ１遺伝子をハバタキ由来の遺伝子領域にすれば、コシヒカリの着粒密度が高くなると予想した。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＧｎ１遺伝子を含む領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
本発明を用いて、イネ品種コシヒカリの着粒密度を高めた新品種を作製した。
まず、イネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ解析を行った結果、第１染色体の約５Ｍｂの領域に、コシヒカリより着粒密度が高いＱＴＬが存在することがわかった。すなわち、その領域に存在するＧｎ１遺伝子が、着粒密度を制御する原因遺伝子であることがわかった。そこで、コシヒカリのＧｎ１遺伝子をハバタキ由来の遺伝子領域にすれば、コシヒカリの着粒密度が高くなると予想した。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＧｎ１遺伝子を含む領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
次に、本発明の植物ゲノム設計方法に従い、得られた染色体断片置換系統のハバタキ由来の染色体断片領域の長さを調節し、ゲノムを設計した。具体的には、Ｇｎ１遺伝子領域にあるＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２をＤＮＡマーカーＭ１（Ｇｎ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−１７０をＤＮＡマーカーＭ２（Ｇｎ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−４０２８をＤＮＡマーカーＭ３（Ｇｎ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８をＤＮＡマーカーＭ４（Ｇｎ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０をＤＮＡマーカーＭ５（Ｇｎ１）とした。これらのＤＮＡマーカーを図１８及び表５に示した。ＤＮＡマーカーＭ１（Ｇｎ１）とＭ２（Ｇｎ１）の距離ｄ１は約２０１ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｇｎ１）とＭ４（Ｇｎ１）の距離ｄ２は約３７ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ４（Ｇｎ１）とＭ５（Ｇｎ１）の距離ｄ３は約７ｋｂｐである。これにより、コシヒカリの染色体中、ハバタキ由来染色体断片Ｌ２の長さは、３７ｋｂｐ＜Ｌ２＜２４６ｋｂｐとなる。
次に、得られた染色体断片置換系統とコシヒカリとを交配させ、実施例１と同様して、交配と選抜を繰り返し、コシヒカリのＧｎ１遺伝子領域のＤＮＡマーカーＭ１（Ｇｎ１）とＤＮＡマーカーＭ５（Ｇｎ１）の間の領域を、ハバタキ由来染色体断片に置換した新品種である個体を選抜した。本発明者はこの新品種を「コシヒカリえいち２号」と命名した。図１９はコシヒカリえいち２号のゲノムを模式的に表した図である。
コシヒカリえいち２号とコシヒカリの形質を実施例１と同様にして比較検討した（愛知県にて２００５〜２００６年に実施）。検討結果を表６〜８に示す。表中、「（２００５）」は２００５年に測定した値を、「（２００６）」は２００６年に測定した値を、それぞれ示している。対照品種であるコシヒカリの着粒密度は、２００５年には７．０１粒／ｃｍであり、２００６年には８．８９粒／ｃｍであった。同じく対照品種である日本晴の２００６年の着粒密度は５．９９粒／ｃｍであった。これに対して、コシヒカリえいち２号の着粒密度は、２００５年には１０．７粒／ｃｍであり、２００６年には１０．０粒／ｃｍであり、コシヒカリや日本晴よりも非常に高く、良好であった。一方、コシヒカリえいち２号は、着粒密度が高い以外は、コシヒカリとの有為差が検出されなかった。なお、対照品種をコシヒカリとどんとこいとし、２００５年に新潟県において実施した場合にも、表６〜８とほぼ同等の結果が得られていた。
したがって、これらの結果からも、本発明の植物ゲノム設計方法を用いてゲノムを設計し、本発明の新品種の作製方法を用いて作製することにより、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
したがって、これらの結果からも、本発明の植物ゲノム設計方法を用いてゲノムを設計し、本発明の新品種の作製方法を用いて作製することにより、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
［実施例３］
コシヒカリを北海道において栽培すると、種まきから出穂までの期間は約１４４日と長い。つまり、５月中旬から種を播くと、９月中旬以降にならないと出穂しない。しかしながら、９月中旬以降になると北海道では気温が低くなり、コシヒカリは正常に登熟できない。このため、北海道等の北の地方でコシヒカリを栽培するためには、早生化する必要がある。そこで、本発明を用いて、早生化したイネ品種コシヒカリの新品種を作製した。
まず、イネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ解析を行った結果、熱帯地域でコシヒカリを早生化するＱＴＬを明らかにした。すなわち、その領域に存在するＨｄ１遺伝子が、早生化を制御する原因遺伝子である可能性が高いと考えられた。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＨｄ１遺伝子を含む領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
コシヒカリを北海道において栽培すると、種まきから出穂までの期間は約１４４日と長い。つまり、５月中旬から種を播くと、９月中旬以降にならないと出穂しない。しかしながら、９月中旬以降になると北海道では気温が低くなり、コシヒカリは正常に登熟できない。このため、北海道等の北の地方でコシヒカリを栽培するためには、早生化する必要がある。そこで、本発明を用いて、早生化したイネ品種コシヒカリの新品種を作製した。
まず、イネ品種ハバタキとイネ品種コシヒカリとを交配して、分離集団でＱＴＬ解析を行った結果、熱帯地域でコシヒカリを早生化するＱＴＬを明らかにした。すなわち、その領域に存在するＨｄ１遺伝子が、早生化を制御する原因遺伝子である可能性が高いと考えられた。そこで、コシヒカリで戻し交配をして、コシヒカリのＨｄ１遺伝子を含む領域をハバタキ由来の遺伝子断片に置換した染色体断片置換系統を作製した。
次に、本発明の植物ゲノム設計方法に従い、得られた染色体断片置換系統のハバタキ由来の染色体断片領域の長さを調節し、ゲノムを設計した。具体的には、Ｈｄ１遺伝子領域にあるＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３をＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−５８６をＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−２２５４をＤＮＡマーカーＭ３（Ｈｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３をＤＮＡマーカーＭ４（Ｈｄ１）、ＤＮＡマーカーＳＰ−６０４をＤＮＡマーカーＭ５（Ｈｄ１）とした。これらのＤＮＡマーカーを図２０及び表９に示した。ＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）とＭ２（Ｈｄ１）の距離ｄ１は約３４４ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）とＭ４（Ｈｄ１）の距離ｄ２は約１５０８ｋｂｐ、ＤＮＡマーカーＭ４（Ｈｄ１）とＭ５（Ｈｄ１）の距離ｄ３は約１２７９ｋｂｐである。これにより、コシヒカリの染色体中、ハバタキ由来染色体断片Ｌ２の長さは、１５０７ｋｂｐ＜Ｌ２＜３１３１ｋｂｐとなる。
次に、得られた染色体断片置換系統とコシヒカリとを交配させ、ＤＮＡマーカーＭ３が、コシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である後代個体（種子）を３個収穫した。得られた種子を全て栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。
収穫された種子をさらに栽培した。圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）及びＭ３（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である栽培個体を選抜した。
この選抜された栽培個体を自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。この収穫された種子をさらに栽培し、圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）及びＭ５（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）、Ｍ３（Ｈｄ１）、及びＭ４（Ｈｄ１）がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体１個を選抜した。この選抜された栽培個体が、コシヒカリのＨｄ１領域のＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ５（Ｈｄ１）の間の領域を、ハバタキ由来染色体断片に置換した新品種であり、本発明者はこの新品種を「コシヒカリえいち３号」と命名した。図２１はコシヒカリえいち３号のゲノムを模式的に表した図である。
収穫された種子をさらに栽培した。圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、ＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）及びＭ３（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルとハバタキ由来アレルとのヘテロ染色体領域である栽培個体を選抜した。
この選抜された栽培個体を自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を収穫した。この収穫された種子をさらに栽培し、圃場に移植できる程度に成育させた後、各栽培個体の葉からＤＮＡを回収し、ＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）及びＭ５（Ｈｄ１）がコシヒカリ由来アレルのホモ染色体領域であり、前記ＤＮＡマーカーＭ２（Ｈｄ１）、Ｍ３（Ｈｄ１）、及びＭ４（Ｈｄ１）がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体１個を選抜した。この選抜された栽培個体が、コシヒカリのＨｄ１領域のＤＮＡマーカーＭ１（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ５（Ｈｄ１）の間の領域を、ハバタキ由来染色体断片に置換した新品種であり、本発明者はこの新品種を「コシヒカリえいち３号」と命名した。図２１はコシヒカリえいち３号のゲノムを模式的に表した図である。
コシヒカリえいち３号とコシヒカリの形質を実施例１と同様にして比較検討した（愛知県にて２００５〜２００６年に実施）。検討結果を表１０〜１２に示す。表中、「（２００５）」は２００５年に測定した値を、「（２００６）」は２００６年に測定した値を、それぞれ示している。対照品種であるコシヒカリと日本晴の出穂期は、それぞれ８月７日、８月１７日であったのに対して、コシヒカリえいち３号の出穂期は７月２７日であり、１０日以上早くなっていた。また、成熟期は、コシヒカリと日本晴がそれぞれ９月１８日、９月２８日であったのに対して、コシヒカリえいち３号は９月７日であり、出穂期が早まったのにしたがって成熟期も早くなっていることが分かった。その他、出穂期が早くなったことで、稈長も低くなっていた。一方、それ以外の形質については、コシヒカリえいち３号は、基本的にコシヒカリと同じであり、コシヒカリが有する穂発芽性難の優良形質も有していた。
実際に、コシヒカリえいち３号を北海道で栽培した結果、コシヒカリより２４日早生であった。また、コシヒカリとは異なり、ほぼ正常に登熟した。これらの結果からも、本発明の植物ゲノム設計方法を用いてゲノムを設計し、本発明の新品種の作製方法を用いて作製することにより、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
その後、ハバタキのＨｄ１遺伝子を含む領域はコシヒカリに対して、面白い調節機能を持つ事がわかった。つまり、名古屋より北の地域では、コシヒカリを早生化する機能を持っているが、沖縄より南の地域では、コシヒカリを晩生化する機能を持っていた。例えば、コシヒカリえいち３号を名古屋で栽培すると、約１０日間コシヒカリより早生化した。一方で、コシヒカリえいち３号を熱帯気候であるベトナムホーチミンの南ローンセンで栽培した結果、コシヒカリより１１日遅生化した。つまり、コシヒカリえいち３号は北の地域でも南の地域でも良好に栽培し得ることが明らかになった。
コシヒカリは、味が良く、優れた品種であるが、北の地方では種まきから出穂までの期間が長過ぎて、安全に出穂・登熟できず、逆に南の地方では出穂期が短すぎて収量が取れないため、栽培地域が限られる。例えば、コシヒカリを熱帯地方において栽培すると、わずか３５日程度で出穂してしまい、とても収量が得られない場合が多い。これに対して、本発明の新品種の作製方法を用いて作製されたコシヒカリえいち３号は、味等のコシヒカリの優良形質を保持しつつ、栽培可能地域が非常に広いという優れた生育特性を有している。
［実施例４］
実施例３で作製したコシヒカリえいち３号の収量性及び耐倒伏性を改善するために、本発明の第四の方法を用いて、コシヒカリえいち２号、コシヒカリえいち３号、及びコシヒカリえいち４号の、それぞれが有するハバタキ由来染色体領域の全てがハバタキ由来染色体断片で置換されている新品種コシヒカリかずさ４号を作製した。
具体的には、コシヒカリえいち３号とコシヒカリえいち２号を交配し、得られた後代個体（種子）のうち２個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１００個得た。この１００個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｇｎ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。この固体をＰ２（ＨＧ）とした。なお、各後代個体のＤＮＡマーカーは、各個体を育苗し、苗からサンプリングした葉からＤＮＡを抽出し、このＤＮＡを用いて解析を行った。
一方、コシヒカリえいち４号とコシヒカリえいち２号を交配し、得られた後代個体（種子）のうち５個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１５０個得た。この１５０個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｇｎ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。この固体をＰ２（ＳＧ）とした。
次に、Ｐ２（ＨＧ）とＰ２（ＳＧ）を交配し、得られた後代個体（種子）のうち２個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１００個得た。この１００個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。本発明者はこの新品種を「コシヒカリかずさ４号」と命名した。図２２はコシヒカリかずさ４号のゲノムを模式的に表した図である。コシヒカリかずさ４号の染色体は、Ｈｄ１遺伝子領域、Ｓｄ１領域、及びＧｎ１遺伝子領域のいずれもハバタキ由来のホモ染色体断片に置換されている。
実施例３で作製したコシヒカリえいち３号の収量性及び耐倒伏性を改善するために、本発明の第四の方法を用いて、コシヒカリえいち２号、コシヒカリえいち３号、及びコシヒカリえいち４号の、それぞれが有するハバタキ由来染色体領域の全てがハバタキ由来染色体断片で置換されている新品種コシヒカリかずさ４号を作製した。
具体的には、コシヒカリえいち３号とコシヒカリえいち２号を交配し、得られた後代個体（種子）のうち２個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１００個得た。この１００個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｇｎ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。この固体をＰ２（ＨＧ）とした。なお、各後代個体のＤＮＡマーカーは、各個体を育苗し、苗からサンプリングした葉からＤＮＡを抽出し、このＤＮＡを用いて解析を行った。
一方、コシヒカリえいち４号とコシヒカリえいち２号を交配し、得られた後代個体（種子）のうち５個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１５０個得た。この１５０個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｇｎ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。この固体をＰ２（ＳＧ）とした。
次に、Ｐ２（ＨＧ）とＰ２（ＳＧ）を交配し、得られた後代個体（種子）のうち２個を栽培し、自殖（自家交配）させ、さらに後代個体である種子を１００個得た。この１００個の種子を全て栽培し、各後代個体のＤＮＡマーカーを調べ、ＤＮＡマーカーＭ３（Ｈｄ１）とＤＮＡマーカーＭ３（Ｓｄ１）の両方がハバタキ由来アレルのホモ染色体領域である栽培個体を１個体選抜した。本発明者はこの新品種を「コシヒカリかずさ４号」と命名した。図２２はコシヒカリかずさ４号のゲノムを模式的に表した図である。コシヒカリかずさ４号の染色体は、Ｈｄ１遺伝子領域、Ｓｄ１領域、及びＧｎ１遺伝子領域のいずれもハバタキ由来のホモ染色体断片に置換されている。
コシヒカリかずさ４号とコシヒカリの形質を実施例１と同様にして比較検討した。検討結果を表１３〜１６に示す。コシヒカリかずさ４号は、コシヒカリえいち４号と同様に、対照品種であるコシヒカリと日本晴と比べて稈長が短く、耐倒伏性が高くなっていた。また、コシヒカリえいち３号と同様に、コシヒカリや日本晴と比べて出穂期が９日間以上早く、成熟期も早かった。さらに、コシヒカリえいち２号と同様に、コシヒカリや日本晴と比べて着粒密度が高くなっており、主茎粒数も多くなっていた。つまり、穂の長さに対して着粒密度が高くなっていた。また、元品種であるコシヒカリよりも籾（成熟）１０００粒当たりの重量が高くなっていた。特に、コシヒカリかずさ４号は、穂収穫係数が、コシヒカリや日本晴よりも非常に高く、収穫性が極めて良好であることが分かった。一方、それ以外の形質については、コシヒカリかずさ４号は、基本的にコシヒカリと同じであった。
すなわち、コシヒカリかずさ４号と、コシヒカリや日本晴との形質比較により、コシヒカリかずさ４号が、元品種であるコシヒカリのその他の形質に影響を及ぼすことなく、Ｓｄ１遺伝子、Ｈｄ１遺伝子、Ｇｎ１遺伝子をハバタキ由来遺伝子に置換する、というゲノム設計時に期待された形質を有していることが確認された。
したがって、これらの結果から、本発明の新品種の作製方法を用いて作製した新品種同士を交配することにより、種子親と花粉親がそれぞれ有する外来品種由来のホモ染色体断片を全て蓄積した後代個体を得ることができ、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、複数種類の標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
したがって、これらの結果から、本発明の新品種の作製方法を用いて作製した新品種同士を交配することにより、種子親と花粉親がそれぞれ有する外来品種由来のホモ染色体断片を全て蓄積した後代個体を得ることができ、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、複数種類の標的の形質を有する新品種を作製し得ることが明らかである。
なお、コシヒカリかずさ４号は、本発明の新品種の作製方法を用いて作製した新品種であり、コシヒカリが有する味等の優良形質を維持しつつ、耐倒伏性に優れ、収量も多く、かつ栽培地域が広いという非常に優れた品種である。そこで、出願人は、コシヒカリかずさ４号を、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１−１−１ つくばセンター中央第６）に新規植物として寄託した（寄託日：平成２０年７月１日）。受託番号がＦＥＲＭ Ｐ−２１５９６である。
本発明の新品種の作製方法を用いることにより、導入される外来品種由来の染色体断片の領域をコントロールし、元品種が有する好ましい形質を変更することなく、１又は複数種類の標的形質を有する新品種を作製することができるため、特に植物の育種の分野において利用が可能である。
ＦＥＲＭ Ｐ−２１５９６
Claims (2)
- イネ品種コシヒカリの染色体中、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＧ２００３からＤＮＡマーカーＳＰ−４６２までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９からＤＮＡマーカーＧ２００３までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４６２からＤＮＡマーカーＳＰ−１２５９までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−４００９及びＳＰ−１２５９がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−１７０からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第１染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２からＤＮＡマーカーＳＰ−１７０までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−４０３８からＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０までの領域に存在し、第１染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２０３２及びＤＮＡマーカーＳＰ−４０３０がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であり、
第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−５８６からＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３までを含む領域に相当する領域が、イネ品種ハバタキの当該領域からなるホモ染色体断片に置換されており、かつ前記ホモ染色体断片の上流端が第６染色体のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３からＤＮＡマーカーＳＰ−５８６までの領域に相当する領域に存在し、当該染色体断片の下流端がＤＮＡマーカーＳＰ−１６０３からＤＮＡマーカーＳＰ−６０４までの領域に存在し、第６染色体中のＤＮＡマーカーＳＰ−２５１３及びＤＮＡマーカーＳＰ−６０４がイネ品種コシヒカリのホモ染色体領域であることを特徴とするイネ品種（ただし、受託番号がＦＥＲＭ Ｐ−２１５９６である、イネ品種コシヒカリかずさ４号（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｋｏｓｈｉｈｉｋａｒｉ−ｋａｚｕｓａ４ ｇｏｕ）を除く）。 - 請求項１記載のイネ品種の個体及び請求項１記載のイネ品種の個体の後代個体からなる群より選択される２個体を交配して得られる後代個体。
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