JP6788004B2 - 白銹病耐性キク属植物 - Google Patents
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Description
本発明は、キク属の白銹病耐性植物並びにその種子、植物部分、植物細胞及び子孫に関する。さらに、本発明は、キク属の白銹病耐性植物を同定するための手段、特に分子マーカーに関する。
菊（ｃｈｒｙｓａｎｔ（ｈ））とも呼ばれるキクは、キク科キク属の開花植物である。これらの植物は、アジア及び北東ヨーロッパ原産であり、多数の園芸品種及び栽培品種からなるものである。
経済的に重要なイエギクのうち、キク（Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍｓ）のいくつかの属は、以前にはＤｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ属に分類されていた。しかし、現在は、イエギクは、Chrysanthemum indicumとして再分類され、これらのキクの立場はキク属に復活している。
天然のキク種は草本の多年生植物である。これらのキク種は、ノコギリ歯状又は時折滑らかな縁を持つ小葉に分かれた、交互配置の葉を示す。キクは、紀元前１５世紀に草花として中国で最初に栽培され、１６３０年までに５００種以上の品種が記録されていた。
現在、栽培ギクは、野生の近縁種よりも顕著で審美的な開花を示す。頭状花は様々な形態で出現し、玉ふさ又はボタンのようなヒナギク様又は装飾的なものとなる場合がある。この属には、園芸目的で開発された多くの交配品種及び数千の栽培品種が含まれる。伝統的な黄色の他に、白、紫、赤などの他の色も得られる。最も重要な交配品種は、主としてChrysanthemum indicumに由来するChrysanthemum x morifoliumであり、これはChrysanthemum x grandiflorumとも呼ばれている。
キクは、２つの基本的な群、すなわち、園芸品種及び展示品種に分類できる。園芸ギクは、ほとんどの北緯地域で冬を越すことができる多年草である。展示品種は、一般的に冬を越すことができない。園芸ギクは、支えなどの機械的補助がほとんどなくても、多くの小さな花を生み出すことができかつ風雨に耐えることのできるものと定義することができる。展示品種は、一般的に、支え、比較的乾燥した冷涼環境での越冬、及び場合によっては夜間照明の追加を必要とする。
白銹病は、担子菌類によって引き起こされる植物の病気である。担子菌類は、真菌様真核微生物の異なる系統学的系列を形成する。これらは、性的にも無性的にも複製する、糸状の微視的で吸収性の生物である。担子菌類は、腐生生活様式及び病原性生活様式の両方を占め、ジャガイモ、トマト及び広範囲の観賞植物の白絹病や小麦の黒銹病などの壊滅的な病気を引き起こす、植物の最も有名な病原体のいくつかを含む。担子菌類は、マッシュルーム類、ホコリタケ類及び棚型キノコ類などの大型果実体の生産のために最もよく知られており、木材及び落葉を腐敗させる際に重要な生物である。
キクでは、白銹病は、一般に、病原性担子菌又は真菌のPuccinia horianaによって引き起こされる病気である。キクの特定の症状としては、葉の上面における白錆様の斑点が挙げられる。これらの斑点は、最初は薄緑〜黄色で直径が５ｍｍまでであるが、組織が壊死すると茶色に変わることがある。葉の下面では、斑点は、ピンク色又は白色の膿疱に進展し、これは冬胞子が発達するにつれて顕著になる。この病気は、一般的に、感染した温室ギクの挿し木及び苗木（切花を含む）でも維持される。
Puccinia horianaは、１９６３年まで中国及び日本に限られていた。しかし、それ以来、感染した輸入挿し木で急速に広まり、現在はヨーロッパの種苗場において恐れられる深刻な病気となっている。P.horianaの多数の病型が知られており、様々なキク品種への接種後におけるP.horianaの病原型の毒性の大きな差異が実証された（Ｄｅ Ｂａｃｋｅｒ，２０１２）。２００６年にオランダで採取されたP.horiana病原型ＮＬ１は、最も病原性の高いものであることが示された。
殺菌剤を用いた予防的スプレーが効果的であるものの、費用がかかる。気候が白銹病に非常に適している場合には、予防的スプレーであっても十分に有効ではなく、感受性の高い品種が感染する可能性が高い。有用であることが分かった活性成分としては、オキシカルボキシン、トリホリン、ベノダニル、トリアジメホン、ジクロブトラゾール、ビテルタノール及びプロピコナゾールが挙げられる。温室ギクの生物学的制御のためにVerticillium lecaniiが示唆されている。
白銹病によるキクの栽培に対するかなりの被害を考慮すると、当該技術分野には、新規の遺伝的耐性源を提供する要望がある。すなわち、当該技術分野には、キク属の植物に対して永久的な白銹病耐性を付与する新規耐性遺伝子又は対立遺伝子に対する要望がある。
本発明の目的は、特に、当該技術分野の上記要望を満たすことである。
本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲に概説されるような植物、植物部分、種子及び手段を提供することによる本発明によって達成される。
具体的には、第１の態様によれば、この本発明の目的は、特に、キク属に属する植物を提供することによって達成され、該植物は白銹病に対して耐性であり、該植物は、そのゲノム中に、白銹病耐性を与える少なくとも１つのゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子を含み、該白銹病耐性を与えるゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子は、耐性植物のゲノムに含まれかつ配列番号２で表される核酸配列に遺伝的に結合している。キク属に属する植物の六倍体の性質を考慮すると、配列番号２は、好ましくは、該耐性植物のゲノム中に、耐性植物当たり少なくとも１コピー、例えば２、３、４、５又は６コピー存在する。
好ましくは、本発明の植物は、そのゲノム中に、白銹病耐性を与える追加のゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子をさらに含み、該白銹病耐性を与える追加のゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子は、耐性植物のゲノム中に少なくとも１コピー含まれかつ配列番号１で表される核酸配列に遺伝的に結合している。キク属に属する植物の六倍体の性質を考慮すると、配列番号１は、好ましくは、耐性植物のゲノム中に、少なくとも２コピー、例えば３、４、５又は６コピー存在する。
配列番号１及び配列番号２の配列は、本明細書では対立遺伝子又は遺伝子とも呼ばれる、白銹病を与えるゲノム領域に遺伝的に結合し、又は言い換えれば、配列番号１及び配列番号２は、白銹病耐性ゲノム領域、対立遺伝子又は遺伝子の存在を示す分子マーカーである。配列番号１及び配列番号２は、例えば、キク属の白銹病耐性植物のゲノムＤＮＡを含む試料を、制限酵素Ｍｓｅ１及びＥｃｏＲ１により制限消化し、任意にこの制限消化と共に本明細書において提供される配列に基づいて開発されたプライマー対を使用して核酸増幅を行うことによって得ることができる。
キク属の植物が白銹病に耐性であるかどうかを確認するには、配列番号１及び／又は配列番号２の存在を検出することで十分であるが、この耐性は、病気のアッセイ、例えば、以下に概略する病気のアッセイによってさらに確認できる。
プラスチック製のカバーを使用した長さ１２５ｃｍ×幅８０ｃｍ×高さ３５ｃｍの閉鎖プラスチック容器内の切り枝又は小さな苗木について病気アッセイを実施することができる。白銹病感染接種植物を容器に入れる（２６５本の切り枝のうち、均等に分配された水槽当たり３６本の接種植物）。P.horianaの病原型ＮＬ１に由来する単離株を使用した；元のＮＬ１病原型は、オランダ国ＷａｇｅｎｉｎｇｅｎのＰｌａｎｔｅｎｚｉｅｋｔｅｎｋｕｎｄｉｇｅ Ｄｉｅｎｓｔから得た。白銹病は、高い相対湿度と、葉、小さな苗木又は切り枝上での水膜を必要とするため、プラスチック容器の内側及びカバーは、プラスチック容器の底に濡れた布を敷くと共に脱塩水で曇らせることが好ましい。実験装置を準備した後に、この容器を白色のプラスチックで覆った１８℃の成長チャンバーに入れて、暗くて湿気の多い環境を４日間にわたって創り出す。毎日容器を換気して、胞子が水槽全体に良好に分散するようにする。白色プラスチックを除去した後に、容器に、１日当たり１８時間水銀光とＳＯＮ−Ｔ光との組み合わせを照射する（６０００ルクス）。一般に、病気の症状を、感染後２１〜２８日目に評価することができる。植物は、１（感染）〜９（感染していない）の尺度に従ってスコア化され、１〜３のスコアは植物が感受性であることを示し、４〜６は植物が中間耐性であることを示し、７〜９は植物が耐性であることを示す。
本発明の植物は、好ましくは、切り取られたキク属植物又は鉢植えキク属植物である。また、切り取ったキク属植物及び鉢植えキク属植物は、当該技術分野において、それぞれ切り花及び鉢植えとも呼ばれている。また、鉢植えキク属植物の園芸用バージョンである栽培ギクが参照されることもある。
本発明の好ましい実施形態によれば、キク属に属する本発明の植物は、Chrysanthemum x morifolium；Chrysanthemum x grandiflorum；Chrysanthemum x rubellum；Chrysanthemum abolinii；Chrysanthemum achillaea L.；Chrysanthemum alabasicum；Chrysanthemum brachyanthum；Chrysanthemum carinatum；Chrysanthemum chalchingolicum；Chrysanthemum cinerariifolium；Chrysanthemum coccineum；Chrysanthemum coreanum；Chrysanthemum coronarium；Chrysanthemum decaisneanum；Chrysanthemum delavayanum；Chrysanthemum dichrum；Chrysanthemum fastigiatum；Chrysanthemum frutescens；Chrysanthemum gracile；Chrysanthemum grubovii；Chrysanthemum horaimontanum；Chrysanthemum hypoleucum；Chrysanthemum indicum L.；Chrysanthemum junnanicum；Chrysanthemum kinokuniense；Chrysanthemum kokanicum；Chrysanthemum konoanum；Crysanthemum majus；Chrysanthemum marginatum；Chrysanthemum mawei；Chrysanthemum maximum L.；Chrysanthemum miyatojimense；Chrysanthemum morifolium；Chrysanthemum multifidum；Chrysanthemum nitidum；Chrysanthemum parvifolium；Chrysanthemum przewalskii；Chrysanthemum purpureiflorum；Chrysanthemum ramosum；Chrysanthemum rhombifolium；Chrysanthemum roborowskii；Chrysanthemum segetum；Chrysanthemum shihchuanum；Chrysanthemum shimotomaii；Chrysanthemum trilobatum；Chrysanthemum tripinnatisectum；Chrysanthemum vestitum；Chrysanthemum vulgare (L.)；Chrysanthemum yoshinyanthemum；及びChrysanthemum zawadskiiよりなる群から選択される。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、白銹病を引き起こす原因病原体は、Puccinia horianaである。Puccinia horianaは同種寄生白銹病菌である。二細胞性冬胞子はその場で発芽して、気流中に分散される単細胞性担子胞子を産生する。他の胞子は知られていない。高湿度と水分の膜とは、冬胞子及び担子胞子の両方の発芽に必要であるように思われる。冬胞子は成熟するとすぐに発芽することが可能である：担子菌の発芽及び放出は４℃〜２３℃の間で生じ、１７℃の最適温度では、３時間以内に担子胞子の放出が観察される。担子胞子は広い温度範囲で発芽することができ、１７〜２４℃では葉の表面のいずれかに２時間以内に浸透する場合がある。したがって、新たな感染が生じるには、わずか５時間の湿潤で十分である。葉内では、豊富な硝子様細胞間菌糸が細胞内吸根により産生される。インキュベーション期間は通常７〜１０日であるが、短期間の高温（３０℃以上）によりこの期間を８週間に延長することができる。
感染後に、直径５ｍｍまでの淡緑色〜黄色の斑点が葉の上面に現れる。これらの斑点の中心は老化に伴って褐色になり、壊死する。対応する下面には、隆起した淡黄色又はピンク色がかった蝋質の膿疱（冬胞子堆）が見出される。上面の斑点が窪むと、これらの膿疱はかなり顕著になり、担子胞子が産生されると白っぽくなる。冬胞子堆は、上層の葉面に見られることがある。かなりの攻撃を受けた葉は萎縮し、茎を垂らして徐々に完全に乾燥する。
さらに別の好ましい実施形態によれば、本発明は、２０１６年３月１４日にＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物の白銹病耐性と実質的に同様又は均等の白銹病耐性を有する植物に関する。これらの植物は、例えば、本明細書に記載の病気アッセイを使用して白銹病耐性を比較することによって容易に同定できるが、他の既知の白錆病アッセイを使用することもできる。ＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物は、英国Ｆｅｒｇｕｓｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ、Ｃｒａｉｂｓｔｏｎｅ Ｅｓｔａｔｅ、Ｂｕｃｋｓｂｕｒｎ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ ＡＢ２１ ９ＹＡのｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ（ＮＣＩＭＢ）を通じて入手することができる。
特に好ましい実施形態によれば、本発明の植物は、番号ＮＣＩＭＢ ４２４５５で寄託されたキク属植物に見出される白銹病耐性と同一の白銹病耐性を有する。ＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物に由来する少なくとも１つの白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子、好ましくは少なくとも２つの白銹病耐性付与遺伝子ゲノム領域又は遺伝子を含む植物であって、該白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子が存在することが該植物のゲノム中に配列番号１又は配列番号２が存在することによって示される植物が特に好ましい。言い換えれば、配列番号１又は配列番号２は、例えば、ＮＣＩＭＢ ４２４５５で見出すことのできる、本願所定の耐性付与ゲノム領域又は遺伝子を示す、すなわち、それと遺伝的に結合した分子マーカー又はゲノムマーカーである。
さらに別の特に好ましい実施形態によれば、本発明の植物は、そのゲノムに、少なくとも２つの白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子を含み、第１白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子は、配列番号１で表される該植物ゲノムに含まれるゲノム核酸配列に遺伝的に結合され、第２白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子は、配列番号２で表される該植物ゲノムに含まれるゲノム核酸配列に遺伝的に結合される。
最も好ましい実施形態によれば、本発明は、Chrysanthemum x morifolium植物であって、該植物が白銹病原体Puccinia horianaに対して耐性であり、該耐性が、配列番号１に遺伝的に結合された第１耐性付与ゲノム領域若しくは遺伝子及び／又は配列番号２に遺伝的に結合された第２耐性付与ゲノム領域若しくは遺伝子によってコードされるChrysanthemum x morifolium植物に関する。
本発明の植物などの当該技術分野における白銹病耐性遺伝子源の重要性を考慮すると、第２の態様によれば、本発明は、本発明の植物の種子、植物部分又は植物細胞に関する。本発明の種子、植物部分又は植物細胞は、それらのゲノム中に、配列番号２又は配列番号２及び配列番号１、好ましくは配列番号１及び配列番号２を含み、それによって白銹病に対して耐性、特にPuccinia horianaの感染によって引き起こされる白銹病に対して耐性の植物を提供する又は該植物に栽培されることができる。
第３の態様によれば、本発明は、本発明のキク属植物の子孫に関するものでもある。本発明の植物の子孫は、そのゲノム中における配列番号２、好ましくは配列番号１及び配列番号２の存在を確認することによって容易に同定できる。
第４の態様によれば、本発明は、白銹病耐性キク属植物を同定するための配列番号１又は配列番号２の使用に関する。このような植物を同定するための配列番号１又は配列番号２に基づく適切な方法は、ゲノムＤＮＡの核酸増幅、その後の増幅断片の視覚化に基づく方法などのように当該技術分野において一般的に知られているものであるが、ハイブリダイゼーションに基づく技術などの他の技術も想定できる。
本発明を、以下に示す実施例においてさらに詳細に説明する。
実施例
序論
Ｍａｒｔｉｎ，Ｐ．及びＦｉｒｍａｎ，Ｉ．（１９７０）。白銹病菌（Puccinia horiana）に対するキク品種の耐性。Ｐｌａｎｔ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ，１８０−１８４には、白銹病耐性キク植物のいくつかの品種が開示されている。開示されたキク品種において白銹病に関連する本発明のゲノム配列、すなわち配列番号１及び２が見出されるかどうかを調査するために、これらの品種をマーカー分析した。その結果を以下の表１に示す：
序論
Ｍａｒｔｉｎ，Ｐ．及びＦｉｒｍａｎ，Ｉ．（１９７０）。白銹病菌（Puccinia horiana）に対するキク品種の耐性。Ｐｌａｎｔ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ，１８０−１８４には、白銹病耐性キク植物のいくつかの品種が開示されている。開示されたキク品種において白銹病に関連する本発明のゲノム配列、すなわち配列番号１及び２が見出されるかどうかを調査するために、これらの品種をマーカー分析した。その結果を以下の表１に示す：
上記表から明らかなように、Ｍａｒｔｉｎ外に開示されている上記植物のいずれにも、配列番号２によって表されるゲノム配列は含まれていない。
Claims (11)
- キク属に属する植物であって、該植物は白銹病に対して耐性であり、該植物は、そのゲノム中に、白銹病耐性を与える少なくとも１つのゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子を含み、該白銹病耐性を与えるゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子は、該耐性植物のゲノムに少なくとも１コピー含まれかつ配列番号２で表される核酸配列に遺伝的に結合しており、該植物は、そのゲノム中に、白銹病耐性を与える追加のゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子をさらに含み、該白銹病耐性を与える追加のゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子が、前記耐性植物のゲノム中に少なくとも１コピー含まれかつ配列番号１で表される核酸配列に遺伝的に結合している、植物。
- 前記植物がキクの切り花である、又は前記植物が鉢植えキクである、請求項１に記載の植物。
- 前記植物が、Chrysanthemum x morifolium；Chrysanthemum x grandiflorum；Chrysanthemum x rubellum；Chrysanthemum abolinii；Chrysanthemum achillaea L.；Chrysanthemum alabasicum；Chrysanthemum brachyanthum；Chrysanthemum carinatum；Chrysanthemum chalchingolicum；Chrysanthemum cinerariifolium；Chrysanthemum coccineum；Chrysanthemum coreanum；Chrysanthemum coronarium；Chrysanthemum decaisneanum；Chrysanthemum delavayanum；Chrysanthemum dichrum；Chrysanthemum fastigiatum；Chrysanthemum frutescens；Chrysanthemum gracile；Chrysanthemum grubovii；Chrysanthemum horaimontanum；Chrysanthemum hypoleucum；Chrysanthemum indicum L.；Chrysanthemum junnanicum；Chrysanthemum kinokuniense；Chrysanthemum kokanicum；Chrysanthemum konoanum；Crysanthemum majus；Chrysanthemum marginatum；Chrysanthemum mawei；Chrysanthemum maximum L.；Chrysanthemum miyatojimense；Chrysanthemum morifolium；Chrysanthemum multifidum；Chrysanthemum nitidum；Chrysanthemum parvifolium；Chrysanthemum przewalskii；Chrysanthemum purpureiflorum；Chrysanthemum ramosum；Chrysanthemum rhombifolium；Chrysanthemum roborowskii；Chrysanthemum segetum；Chrysanthemum shihchuanum；Chrysanthemum shimotomaii；Chrysanthemum trilobatum；Chrysanthemum tripinnatisectum；Chrysanthemum vestitum；Chrysanthemum vulgare (L.)；Chrysanthemum yoshinyanthemum；及びChrysanthemum zawadskiiよりなる群から選択される、請求項１又は２に記載の植物。
- 前記白銹病の原因病原体がPuccinia horianaである、請求項１〜３のいずれかに記載の植物。
- 前記植物がＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物の白銹病耐性と均等の白銹病耐性を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の植物。
- 前記植物がＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物に見出される白銹病耐性を有する、請求項５に記載の植物。
- 前記植物が、そのゲノムに、少なくとも２つの白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子を含み、第１白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子は、配列番号１で表される、該植物ゲノムに含まれるゲノム核酸配列に遺伝的に結合し、第２白銹病耐性ゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子は、配列番号２で表される、該植物ゲノムに含まれるゲノム核酸配列に遺伝的に結合している、請求項１〜６のいずれかに記載の植物。
- 前記植物が、ＮＣＩＭＢ ４２４５５の番号で寄託されたキク属植物に由来する少なくとも２個の白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子を含み、該白銹病耐性付与ゲノム領域又は遺伝子又は対立遺伝子が存在することが該植物のゲノム中に配列番号１及び配列番号２が存在することによって示される、請求項１〜６のいずれかに記載の植物。
- 前記植物がChrysanthemum x morifolium植物であり、該植物が白銹病原体Puccinia horianaに対して耐性であり、該耐性が、配列番号２に遺伝的に結合された第１耐性付与ゲノム領域若しくは遺伝子若しくは対立遺伝子及び配列番号１に遺伝的に結合された第２耐性付与ゲノム領域若しくは遺伝子若しくは対立遺伝子によってコードされる、請求項１〜８のいずれかに記載の植物。
- 請求項１〜９のいずれかに記載のキク属植物の種子、植物部分又は植物細胞。
- 請求項１〜９のいずれかに記載のキク属植物の子孫。
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