JP7315286B2 - 組織技術を使用した複合形質 - Google Patents
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Description
遺伝子修飾技法を利用することなく、当該技術分野の水準である交雑及び選択と比較して、有意に短縮された期間で、新しい形質を有する商業に関連する作物植物を生産したのは、本発明者らが初めてであった。本発明者らは、組織技術を、古典的な交配技法と組み合わせて利用することによって、この目標を達成した。組織技術を利用することによって、本発明は、必要とされる戻し交雑及び/又は自家受粉の量、並びに系統に引きずられる問題を著しく低減する。実際に、本発明は、他の方法では存在しないであろう表現型の生産を可能にする。
付記1.
少なくとも第1及び第2の目的とされるL1局在化形質の組合せを含む周縁キメラ植物を生産するための方法であって、
a)目的とされるL1局在化形質の該組合せを含む、第1の植物を提供するステップと、
b)形質の該組合せを含まない、第2の植物を提供するステップと、
c)第1の植物のL1シュート分裂組織層、並びに第2の植物のL2及びL3シュート分裂組織層を含む周縁キメラ植物を作製するステップと
を含む方法。
該第1の形質が、該第2の形質を含まない野生種に由来するL1局在化形質であり、該第2の形質が、該第1の形質を含まない栽培種に由来するL1局在化形質である、付記1に記載の方法。
該第1の形質が、生物的又は非生物的ストレス抵抗性形質であり、該第2の形質が、果実色形質及び/又は第2の植物によって生産された花粉を受ける能力である、付記1又は2に記載の方法。
該第1の植物が、該第1の形質を含む第1の親植物と該第2の形質を含む第2の親植物とのF1ハイブリッド又は近親交配植物である、付記1~3のいずれか1つに記載の方法。
第1の植物が、遺伝子修飾により組合せ内の少なくとも第1及び第2のL1局在化形質のうちの少なくとも1つを導入することによって得られる、付記1~4のいずれか1つに記載の方法。
生物的又は非生物的ストレス抵抗性が、乾燥抵抗性、昆虫(コナジラミ)抵抗性、真菌(ウドンコ病)抵抗性、卵菌(フィトフトラ(phytophthora))抵抗性、アシル糖生産のレベル及び/若しくは組成、又はこれらの任意の組合せからなる群のうちのいずれか1つに由来する、付記1~5のいずれか1つに記載の方法。
1つ又は複数のさらなるL1局在化形質が、果実色、植物自体によって生産された花粉を受ける能力、及びこれらの組合せからなる群のうちのいずれか1つから選択される、付記1~6のいずれか1つに記載の方法。
第1の植物が、商業に関連しない植物であり、第2の植物が、商業に関連する品種又は栽培種のものである、付記1~7のいずれか1つに記載の方法。
第1の親植物が、商業に関連しない品種又は野生種のものであり、第2の親植物が、商業に関連する品種又は栽培種である、付記2~8のいずれか1つに記載の方法。
第1及び第2の植物が、ソラナム(Solanum)属に属する、付記1~9のいずれか1つに記載の方法。
周縁キメラ植物を生産する際にL1シュート分裂組織層を提供するための、付記1~10のいずれか1つに記載の少なくとも第1及び第2の目的とされるL1局在化形質の組合せを含む第1の植物の使用。
付記1~10のいずれか1つに記載の方法によって得ることができる周縁キメラ植物、又はそれに栄養繁殖的に由来する(vegetatively derived)植物。
植物産物を生産するための、付記12に記載の周縁キメラ植物の使用。
付記12に記載の周縁キメラ植物から植物産物を生産するための方法であって、
A)付記12に記載の周縁キメラ植物を提供するステップと、
B)ステップA)の周縁キメラ植物を成長させるステップと、
C)ステップB)において成長させた植物から植物産物を誘導するステップと、
D)任意選択で、ステップC)において得られた植物産物をさらに処理するステップと
を含む方法。
付記14に記載の方法によって得ることができる植物産物。
以下の説明及び実施例において、いくつかの用語が使用される。そのような用語に与えられる範囲を含め、本明細書及び特許請求の範囲の明確で一貫した理解を提供するために、以下の定義が提供される。本明細書において別途定義されない限り、使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって広く理解されているものと同じ意味を有する。
本明細書において記載される任意の方法、使用、植物、又は植物産物が、本明細書において記載される任意の他の方法、使用、植物、又は植物産物と関連して実装され得ることが、企図される。本発明の方法、使用、植物、及び/又は植物産物の文脈において考察される実施形態は、本明細書において記載される任意の他の方法、使用、植物、又は植物産物と関連して用いることができる。したがって、1つの方法、使用、植物、又は植物産物に関する実施形態を、本発明の他の方法、使用、植物、及び植物産物にも同様に適用することができる。
a)目的とされる該L1局在化形質を含む、第1の植物を提供するステップと、
b)目的とされる該L1局在化形質を含まない、第2の植物を提供するステップと、
c)第1の植物のL1シュート分裂組織層、並びに第2の植物のL2及びL3シュート分裂組織層を含む周縁キメラ植物を作製するステップと
を含む方法が、提供される。
a)目的とされるL1局在化形質の該組合せを含む、第1の植物を提供するステップと、
b)目的とされるL1局在化形質の該組合せを含まない、第2の植物を提供するステップと、
c)第1の植物のL1シュート分裂組織層、並びに第2の植物のL2及びL3シュート分裂組織層を含む周縁キメラ植物を作製するステップと
を含む。
a1)第1の目的とされるL1局在化形質を含む、第1の親植物を提供するステップと、
a2)第2の目的とされるL1局在化形質を含む、第2の親植物を提供するステップと、
a3)F1ハイブリッドを得るために、第1の親植物を第2の親植物と交雑させ、任意選択で、該F1ハイブリッドを近親交配するステップと、
a4)第1及び第2の目的とされるL1局在化形質の組合せを含む、ステップa3)のF1ハイブリッド又は近親交配植物を選択するステップと
を含む方法も提供する。
A)上記に定義される第1及び第2の形質を含む、及び/又は上記に定義される周縁キメラ植物を生産するための方法によって得ることができる、周縁キメラ植物を提供するステップと、
B)ステップA)の周縁キメラ植物を成長させるステップと、
C)ステップB)において成長させた植物から植物産物を誘導するステップと、
D)任意選択で、ステップC)において得られた植物産物をさらに処理するステップと
を含む方法が、提供される。
コナジラミ(タバココナジラミ、バイオタイプQ)に抵抗性のトマト植物を、以下のように作製した。F1ハイブリッドを、コナジラミ抵抗性のアクセッション(ソラナム・ペンネリイLA716)及びコナジラミ感受性のアクセッション(ソラナム・リコペルシクムLA3579)との間で作製したが、後者は、半優性xa表現型マーカー、市場性のある赤色の果実色、並びにソラナム・リコペルシクムの任意の父アクセッション、株、又はハイブリッドに由来する花粉との雌性としての交雑適合性を含む。F1ハイブリッドを、コナジラミ抵抗性及びLA3579のxaマーカーの表現型同時発現について選択した。
成体の死亡率に加えて、サナギ及び脱皮の数を、3週間後に、これらの植物において判定した。表2に示されるように、卵から脱皮までのコナジラミの発生は、ソラナム・リコペルシクムと比較して、ドナー及びキメラ植物では有意に低く、コナジラミに対する抵抗性のレベルがより高いことを示している。
実施例2
コナジラミ(タバココナジラミ、バイオタイプQ)に抵抗性のトマト植物を、以下のように作製する。F1ハイブリッドを、コナジラミ抵抗性のアクセッション(ソラナム・ペンネリイLA716)及び感受性のアクセッション(ソラナム・リコペルシクムLA3579)との間で作製したが、後者は、半優性xa表現型マーカー、市場性のある赤色の果実色、並びにソラナム・リコペルシクムの任意の父アクセッション、株、又はハイブリッドに由来する花粉との雌性としての交雑適合性を含む。結果として得られたF1ハイブリッドを雄性として、雌性ソラナム・リコペルシクムLA3579に戻し交雑させて、BC1集団を生産した。このBC1集団を、コナジラミ抵抗性、任意の父アクセッションに由来する花粉との雌性としての交雑適合性、及びLA3579のxaマーカーの同時表現型発現について選択した。
種間F1ハイブリッドTPに由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株TTを、ソラナム・ペンネリイの父系株PPに交雑させることによって、生産する。
(a)密度
(b)発芽率
(c)発芽能力
成熟種子の密度は、その生理学的組成の一次関数である。これは、主として、種皮内の空間を占める胚乳及び胚における代謝化合物の量及び生化学的性質によって決定される。密度(比重)は、スクロース水溶液における液体密度分離によって判定した。約500個の種子を、メスシリンダーにおいて、水1リットル当たり0、200、及び400グラムのスクロースに順番に通過させた。軽い溶液中に沈む種子を収集し、次へ進めた。これにより、低いものから高いものへ、次の4つの密度画分が得られた:0、200、400、及び400+。これらの画分を、水道水で十分にすすぎ、室温において、ろ紙の上で少なくとも72時間乾燥させた。1画分当たりの種子の数を計数し、密度クラスにわたる分布を判定した。
100個の種子を、密封したペトリ皿において、湿潤させた(水道水)ろ紙の上の格子状のアレイに蒔き、続いて、人工気候チャンバにおいて、摂氏23度で16/24時間の白色光下においてインキュベートすることによって、発芽率をインビトロで判定した。発芽は、7日間の期間にわたって、目に見える幼根の出現として、24時間間隔でスコア付けした。次いで、発芽率を、以下の式に従って計算した:発芽率=(#1/1)+(#2/2)+……+(#7/7)、式中、#1は、24時間後に発芽していた種子の数であり、#2は、48時間後に発芽していた種子の数である。発芽率の数字が大きいほど、幼根の出現が速い。試験は、種子100個のサンプルで行った。
発芽能力を、上述の(b)部に記載されるものと同じアレイにおいて、10日後に発芽した種子の総数(%)をスコア付けすることによって、インビトロで測定した。結果を、図7に示す。インビトロでの発芽能力は、キメラの種子では、TT対照植物と比較して高かった。
種間F1ハイブリッドTHに由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株TTを、ソラナム・ハブロカイテスに由来する父系株HHに交雑させることによって、生産される。
(a)比重
(b)発芽率
(c)発芽能力
成熟種子の密度は、その生理学的組成の一次関数である。これは、主として、種皮内の空間を占める胚乳及び胚における代謝化合物の量及び生化学的性質によって決定される。比重は、スクロース水溶液における液体密度分離によって判定した。約500個の種子を、メスシリンダーにおいて、水1リットル当たり0、200、及び400グラムのスクロースに順番に通過させた。軽い溶液中に沈む種子を収集し、次へ進めた。これにより、低いものから高いものへ、次の4つの密度画分が得られた:0、200、400、及び400+。これらの画分を、水道水で十分にすすぎ、室温において、ろ紙の上で少なくとも72時間乾燥させた。1画分当たりの種子の数を計数し、密度画分にわたる分布を判定した。
100個の種子のバッチを、密封したペトリ皿において、湿潤させた(水道水)ろ紙の上の格子状のアレイに蒔き、続いて、人工気候チャンバにおいて、摂氏23度で16/24時間の白色光下においてインキュベートすることによって、発芽率をインビトロで判定した。発芽は、7日間の期間にわたって、目に見える幼根の出現として、24時間間隔でスコア付けした。次いで、発芽率を、以下の式に従って計算した:発芽率=(#1/1)+(#2/2)+……+(#7/7)、式中、#1は、24時間後に発芽していた種子の数であり、#2は、48時間後に発芽していた種子の数である。発芽率の数字が大きいほど、幼根の出現が速い。試験は、種子100個のサンプル3つで行った。
発芽能力を、上述の(b)部に記載されるものと同じアレイにおいて、7日後に発芽した種子の総数(%)をスコア付けすることによって、インビトロで測定した。結果を、図10に示す。インビトロでの発芽能力は、キメラで作製した種子では、TT対照植物で作製した種子と比較してさらに高かった。
ビーフ品種BBに由来する近親交配種子の発芽特性が、改善された。ビーフトマト品種は、2つを上回る、好ましくは3つを上回る子房を有する品種として、当該技術分野において公知である。この品種は、ソラナム・リコペルシクムの近親交配株BBの自家受精によって生産される。
F1ハイブリッドMH2に由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株MM(マネーメーカー)を、ソラナム・ハブロカイテスに由来する父系株H2H2に交雑させることによって、生産させる。
F1ハイブリッドMH2に由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株MM(マネーメーカー)を、ソラナム・ハブロカイテスに由来する父系株H2H2に交雑させることによって、生産させる。
F1ハイブリッドMP2に由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株MM(マネーメーカー)を、ソラナム・ペンネリイに由来する父系株P2P2に交雑させることによって、生産させる。
F1ハイブリッドMP2に由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株MM(マネーメーカー)を、ソラナム・ペンネリイに由来する父系株P2P2に交雑させることによって、生産させる。
F1ハイブリッドMP3に由来するトマト種子の発芽特性が、改善された。このF1ハイブリッドは、ソラナム・リコペルシクムの母系近親交配株MM(マネーメーカー)を、ソラナム・ペンネリイに由来する父系株P3P3に交雑させることによって、生産させる。
温室コナジラミ(トリアレウロデス・バポラリオルム)、Tv)は、トマト栽培における重大な害虫である。F1ハイブリッドを、ソラナム・ペンネリイアクセッションLA716及びソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579の間(ソラナム・ペンネリイ×ソラナム・リコペルシクムのF1)、ソラナム・ハブロカイテスアクセッションPI127826及びソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579の間(ソラナム・ハブロカイテス×ソラナム・リコペルシクムのF1)、並びにソラナム・ピンピネリフォリウムアクセッションCGN1552937及びソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579の間(ソラナム・ピンピネリフォリウム×ソラナム・リコペルシクムのF1)で、それぞれ、作製した。これらの3つのF1ハイブリッドのそれぞれに由来する表皮(L1)、並びにソラナム・リコペルシクムマネーメーカーに由来するL2及びL3を有する周縁キメラを、実施例1に詳述されている方法を使用して、作製した。続いて、周縁キメラが、タバココナジラミに対する抵抗性の増加を示すかどうかを判定した。ソラナム・リコペルシクムマネーメーカー及び周縁キメラ(遺伝子型1つ当たり2つの植物)の30日齢での切穂を、タバココナジラミを蔓延させた温室(夜間の最低温度18~20℃及び日中の最高温度25~26℃)に移した。植物を移してから3週間後に、生存している成体コナジラミの数を判定した(図13を参照されたい)。この実験により、感受性の栽培トマト(ソラナム・リコペルシクム)とは対照的に、ソラナム・ペンネリイ×ソラナム・リコペルシクムのF1に由来するL1を有する周縁キメラ、並びにソラナム・ハブロカイテス×ソラナム・リコペルシクムのF1に由来するL1を有する周縁キメラが、タバココナジラミに対する抵抗性の改善を示したが、ソラナム・ピンピネリフォリウム×ソラナム・リコペルシクムのF1のF1に由来するL1を有する周縁キメラは、その改善を示さなかったことが、示される。図13には示されていないが、F1植物におけるタバココナジラミ抵抗性は、ソラナム・ハブロカイテス×ソラナム・リコペルシクム(平均±標準偏差:16.3±11.2)、及びソラナム・ピンピネリフォリウム×ソラナム・リコペルシクム(平均±標準偏差:26.8±6.2)についても試験した。
アザミウマ(ミカンキイロアザミウマ、Fo)は、トマト栽培における重大な害虫である。周縁キメラを、L1としてソラナム・ペンネリイアクセッションLA716とソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579との交雑によるF1に由来するL1、並びにソラナム・リコペルシクムマネーメーカーに由来するL2及びL3を用いて、実施例1に詳述されるように、生産した。続いて、これらの周縁キメラが、ミカンキイロアザミウマに対する抵抗性の増加を示すかどうかを判定した。葉ディスクバイオアッセイを行った。簡単に述べると、ソラナム・リコペルシクムアクセッションマネーメーカー(感受性対照)の葉ディスク、周縁キメラ(対照植物)、及びソラナム・ペンネリイアクセッションLA716とソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579の交雑により得られたもの(ドナー植物)を、それぞれの遺伝子型に由来する24個の葉ディスク(直径30mm)を使用して、6ウェルプレートに入れた。葉ディスクを、背軸側を上にして、寒天の上に置いた。成体アザミウマを、CO2で麻酔し、それぞれの葉ディスクの上に、1匹の成体を置いた。それぞれのウェルを、発泡スチロール及びメッシュケージで封止した。プレートを、25℃、相対湿度60%で、16時間の明/8時間の暗の光レジメンで、人工気候制御チャンバに入れた。48時間後に、成体を取り出し、生存を記録した。接種から6日後、幼虫の数を記録した。
実施例14
灰色カビ病(ボトリティス・シネレア、Bc)は、トマト栽培における重大な疾患である。この病原真菌は、地上の組織に灰色カビ病を引き起こし、トマト果実を販売できなくする。周縁キメラを、L1としてソラナム・ハブロカイテスアクセッションPI127826とソラナム・リコペルシクムアクセッションLA3579との交雑によるF1に由来するL1、並びにソラナム・リコペルシクムマネーメーカーに由来するL2及びL3を用いて、実施例1に詳述されるように、生産した。続いて、キメラ植物が、ボトリティス・シネレアに対する抵抗性の増加を示すかどうかを判定した。切断葉アッセイを行った。簡単に述べると、ソラナム・リコペルシクムマネーメーカー(感受性対照)及び周縁キメラの複葉を、10E+6胞子/mLの液滴3uLで感染させた。平均病変直径(mm)を、感染の3日後に判定した。感受性対照における疾患の進行と比較した場合、周縁キメラには、ボトリティス・シネレア病変直径に、有意な低減が観察された(図18)。
疫病(フィトフトラ・インフェスタンス、Pi)は、トマト栽培における重大な疾患である。この病原卵菌は、地上の組織に疾患を引き起こし、緑色の組織並びにトマト果実に重大な損傷を引き起こす。実施例11において詳述されるように生産した周縁キメラ植物を、フィトフトラ・インフェスタンスに対する抵抗性の増加について試験した。切断葉アッセイを行った。簡単に述べると、ソラナム・リコペルシクムマネーメーカー(感受性対照)及び周縁キメラの小葉を、3000個のフィトフトラ・インフェスタンス胞子で感染させた。小葉1つ当り15μlを2滴。平均疾患重症度スコア及び平均病変直径(mm)を、接種の4日後及び7日後に判定した。7日目に、フィトフトラ・インフェスタンスの胞子形成を示す葉の割合を判定した。表5を参照されたい。
Claims (12)
- 少なくとも第1及び第2の目的とされるL1局在化形質の組合せを含む周縁キメラ植物を生産するための方法であって、
a)目的とされるL1局在化形質の前記組合せを含む、第1の植物を提供するステップと、
b)形質の前記組合せを含まない、第2の植物を提供するステップと、
c)前記第1の植物のL1シュート分裂組織層、並びに前記第2の植物のL2及びL3シュート分裂組織層を含む周縁キメラ植物を作製するステップと
を含み、
前記第1の植物が、前記第1の目的とされるL1局在化形質を含む第1の親植物と前記第2の目的とされるL1局在化形質を含む第2の親植物とのF1ハイブリッド又は近親交配植物であり、
前記第1の親植物が野生種であり、前記第2の親植物が栽培種であり、
前記第1の親植物が、前記第2の目的とされるL1局在化形質を含まず、前記第2の親植物が、前記第1の目的とされるL1局在化形質を含まず、
前記目的とされるL1局在化形質が、生物的ストレス抵抗性、非生物的ストレス抵抗性、改善された種子発芽、果実色、及び前記第2の植物又は前記周縁キメラ植物によって生産された花粉を受ける能力からなる群から選択される、方法。 - 前記第1の目的とされるL1局在化形質が、生物的又は非生物的ストレス抵抗性形質であり、前記第2の目的とされるL1局在化形質が、果実色形質及び/又は前記第2の植物によって生産された花粉を受ける能力である、請求項1に記載の方法。
- 前記生物的又は非生物的ストレス抵抗性が、乾燥抵抗性、昆虫抵抗性、真菌抵抗性、卵菌抵抗性、アシル糖生産のレベル及び/若しくは組成、又はこれらの任意の組合せからなる群のうちのいずれか1つに由来する、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の植物が、遺伝子修飾により前記組合せ内の前記L1局在化形質のうちの少なくとも1つを導入することによって得られる、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 1つ又は複数のさらなるL1局在化形質が、果実色、前記周縁キメラ植物及び/又は第2の植物によって生産された花粉を受ける能力、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の植物が、商業に関連しない植物であり、前記第2の植物が、商業に関連する品種又は栽培種のものである、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1及び第2の植物が、ソラナム属に属する、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 周縁キメラ植物を生産する際にL1シュート分裂組織層を提供するための、少なくとも第1及び第2の目的とされるL1局在化形質の組合せを含む第1の植物の使用であって、
前記第1の植物が、前記第1の目的とされるL1局在化形質を含む第1の親植物と前記第2の目的とされるL1局在化形質を含む第2の親植物とのF1ハイブリッド又は近親交配植物であり、
前記第1の親植物が野生種であり、前記第2の親植物が栽培種であり、
前記第1の親植物が、前記第2の目的とされるL1局在化形質を含まず、前記第2の親植物が、前記第1の目的とされるL1局在化形質を含まず、
前記目的とされるL1局在化形質が、生物的ストレス抵抗性、非生物的ストレス抵抗性、改善された種子発芽、果実色、及び第2の植物又は前記周縁キメラ植物によって生産された花粉を受ける能力からなる群から選択される、使用。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる周縁キメラ植物、又はそれに栄養繁殖的に由来する植物。
- 植物産物を生産するための、請求項9に記載の周縁キメラ植物の使用。
- 請求項9に記載の周縁キメラ植物から植物産物を生産するための方法であって、
A)請求項9に記載の周縁キメラ植物を提供するステップと、
B)ステップA)の前記周縁キメラ植物を成長させるステップと、
C)ステップB)において成長させた前記植物から植物産物を誘導するステップと
を含む方法。 - ステップC)において得られた前記植物産物を処理するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
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