(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受粉後の植物子房に重イオンビームを照射し、当該照射処理をした植物子房に由来する種子を発芽させて得た植物の中から形態異常が生じた植物を選抜することを特徴とする突然変異体植物の作出方法。
【請求項２】
受粉後の植物子房に重イオンビームを照射し、当該照射処理をした植物子房に由来する種子を発芽させて得た植物の中からクロロフィル欠損植物を選抜することを特徴とするクロロフィル欠損植物の作出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物体の損傷を最小限に抑え、多様な形態を示す突然変異体植物を高率で誘導する方法に関し、詳しくは重イオンビーム照射による突然変異体植物の作出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガンマ線やエックス線を植物に照射したり、エチルメタンスルフォン酸（ＥＭＳ）などの薬剤で植物を処理することにより、人為的に植物に突然変異を起こさせることができる〔Ｅｕｐｈｙｔｉｃａ  ６９  ：  ９５  〜１０１  （１９９３）〕。このような突然変異体の中には従来の植物にはない優れた形質を有するものがあることから、従来から突然変異を利用した植物育種が行われてきた。
【０００３】
しかし、ガンマ線やエックス線などの放射線は植物の特定の組織を正確に照射することが困難なので、一部の細胞に起こった遺伝子変異を個体全体の遺伝形質として固定するために、大変な労力を必要とする。また、ＥＭＳ等の薬剤は、突然変異を誘発するとともに植物体自体を損傷させ、発芽率を低下させるので、多数の突然変異体を得るのは困難である。
【０００４】
ところで、サイクロトンを用いて炭素や窒素を始めとした各種の元素をイオン化して加速することにより重イオンビームという放射線を作ることができる。そしてこの重イオンビーム照射による植物の突然変異体作製例として、稲の種子に重イオンビームを照射して稲の白葉枯病に耐性の突然変異株を得た例がある（ＲＩＫＥＮ  Ａｃｃｅｌ．  Ｐｒｏｇ．  Ｒｅｐ．  ２６：１０９，１９９２）。
【０００５】
しかし、この方法は種子に重イオンビームを照射するので、植物体として成長する種子胚部分はすでに多くの細胞に分化しており、遺伝支配をする細胞のみに変異を起こすことが困難である。また、乾燥した種子では遺伝子が安定構造に固定されており、変異で状態を変えると致死的になることが多いなど欠点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、人為的に突然変異を誘発させることは、形質的に優れた植物を作出するために極めて有用な技術であるが、従来の方法では、未だ満足のいく頻度で突然変異体を誘導することができなかった。
本発明は、このような従来技術の問題を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、植物体の損傷を最小限に抑え、多様な形態を示す突然変異体を高率で誘導できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、受粉後の植物子房に重イオンビームを照射することにより、極めて高い頻度で多様な形態を示す突然変異体を誘導できることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、受粉後の植物子房に重イオンビームを照射し、当該照射処理をした植物の中から形態異常が生じた植物を選抜することを特徴とする突然変異体植物の作出方法である。
【０００８】
また、本発明は、受粉後の植物子房に重イオンビームを照射し、当該照射処理をした植物の中からクロロフィル欠損植物を選抜することを特徴とするクロロフィル欠損植物の作出方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる重イオンビームとしては、突然変異体を誘導できるものであれば特に制限はなく、例えば、窒素イオンビーム、炭素イオンビーム、ネオンイオンビーム、アルゴンイオンビームなどを使用できる。重イオンビームの線量は、用いるイオンビームの種類、照射する植物の種類などに応じて決めればよいが、２００グレイ以上では植物体の損傷が大きくなり、また、５グレイ以下では、突然変異体の誘導頻度が低いため、５〜１００グレイの範囲とするのが好ましい。重イオンビームの照射範囲は、あまり範囲が広いと植物体の損傷が大きくなるので、直径５〜２０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【０００９】
重イオンビーム照射の対象とする植物としては、特に制限はないが、タバコ、シロイヌナズナ、イネ、ラン等を好ましい植物として例示することができる。重イオンビームの照射時期は、変異の起こりやすい受精直後の卵細胞に照射するのが好ましい。より具体的には、受粉から２〜１０８時間（受精直後〜８０時間）が好ましい。
【００１０】
重イオンビームを受粉後の植物子房に照射した後、その植物の種子を播種し、発芽させる。発芽段階で、形態あるいは生理異常が発生した個体を選抜することにより、突然変異体を得ることができる。ここでいう形態異常とは、正常な植物と外観上異なることを意味し、例えば、クロロフィルの欠損、針状葉、重力非感受性、矮性、早生など、また生理異常は薬剤耐性、環境ストレス耐性などである。なお、ここでいうクロロフィルの欠損の中には、全くクロロフィルを含まないもののほか、いわゆる斑入りといわれる一部にクロロフィルを欠くもの、及びクロロフィル量が正常な植物より少ないため薄緑色を呈するものをも含む。
【００１１】
【実施例】
〔実施例１〕
窒素イオン（７＋：１３５ＭｅＶ／ｕ）を理研サイクロトロンで加速し１０ｍｍの直径でタバコ品種ＢＹ−４の子房に照射した（図１参照）。実験は、照射時期を受粉後３６時間、４８〜６０時間、７２〜８４時間、９６〜１０８時間の５段階に分け、線量を５、１０、５０、１００、２００グレイを５段階に分けて行った。なお、この時のＬＥＴ（ｌｉｎｅａｒ  ｅｎｅｒｇｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）は２８．５ＫｅＶ／ｍｍであった。窒素イオンビーム照射してから１カ月後にＭ１種子を収穫し、その種子の発芽率を求めた。この結果を図２に示す。図２に示すように線量が２００グレイでは、発芽率が極端に低くなっており、植物体に大きな損傷が生じたものと推定される。
【００１２】
発芽した植物体には、形態的な異常を示す個体が含まれていた。これらの外観を図３〜図６に示す。図３は、受粉後９６〜１０８時間後に１０グレイの線量で窒素イオンビームを照射した個体を示すものであり、クロロフィルを全く含まない状態（アルビノ）であった。図４は、受粉後７２〜８４時間後に１０グレイの線量で窒素イオンビームを照射した個体を示すものであり、クロロフィルが少なく、薄緑色を呈していた。図５は、受粉後７２〜８４時間後に１０グレイの線量で窒素イオンビームを照射した個体を示すものであり、針状葉を有していた。図６は、受粉後９６〜１０８後に２００グレイの線量で窒素イオンビームを照射した個体を示すものであり、針状葉を有していた。なお、図７は、受粉後７２〜８４時間後に１０グレイの線量で窒素イオンビームを照射した個体を示すものであり、正常な形態を示した。
【００１３】
上記の如く発芽した植物は様々な形態異常を示したが、これらの形態異常の中からクロロフィルの欠損にのみ着目し、全発芽個体中のクロロフィル欠損個体の占める割合を求めた。この結果を図８に示す。図８が示すように、受粉後４８〜６０時間後及び９６〜１０８時間後に照射した場合は、線量が１００グレイのときに最もクロロフィル欠損個体の占める割合が高かったが、受粉後７２〜８４時間後に照射した場合は、線量が１０グレイのときに最もクロロフィル欠損個体の占める割合がが高かった。受粉後３２時間後に照射した場合はいずれの線量においても、クロロフィル欠損個体の占める割合は低かった。
〔比較例１〕
供試植物としては、タバコの２品種（ＸａｎｔｈｉおよびＢＹ−４）を用いた。
【００１４】
０．１％ＥＭＳをしみ込ませた脱脂綿で花柱を除去した子房を被い、１日間放置した。このとき乾燥を防ぐためにマイクロチューブで処理部分を被った。このＥＭＳによる処理は、受粉後３６、４８、５４、６０時間後の５段階に分けて行った。変異剤処理から１カ月後にＭ１種子を収穫し、その発芽率を求めた。この結果を図９に示す。図９が示すようにＸａｎｔｈｉにおいてはどの段階においても発芽率の低下は認められなかったが、ＢＹ−４においては、受粉後３６時間後および４８時間後に処理を行った場合には発芽率の低下が認められた。
【００１５】
発芽した個体には、実施例１と同様に様々な形態異常を示す個体が含まれていたが、クロロフィル欠損個体はみられなかった。
全発芽個体中の形態異常個体の占める割合を求めた。また、形態異常をＡ）１葉型、Ｂ）３葉型、Ｃ）その他の３形態に分類し、それぞれの示す割合を求めた。この結果を図１０及び図１１に示す。図１０９が示すように形態異常個体が最も多かったのはＢＹ−４においては３６時間、Ｘａｎｔｈｉにおいては４８時間後に処理を行った場合であった。観察される形態異常はＸａｎｔｈｉにおいては１葉型の形態異常が、またＢＹ−４においては３葉型の形態異常が多く観察された。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、突然変異体植物の新規な作出方法を提供する。そして、この方法は次に列挙するような特徴を有する。
（１）子房に重イオンビームを照射するので、変異種子を多量、確実に作れる。
そのため植物固体での新機能の確認ができる。
（２）受精後の遺伝子増殖期に重イオンビームを照射するので、致死的変異を軽減できる。
（３）子房に重イオンビームを限定、瞬時に照射するので致死的変異を軽減できる。
（４）アルビノ変異植物を効率よく作出できる。
（５）始原（卵）細胞に重イオンビームを照射するので、遺伝形質が均一なホモ体を得やすい。
【００１７】
このように本作出方法は、植物体の損傷を最小限に抑え、多様な形態を示す突然変異体植物を高率で誘導することが可能であり、植物育種分野において極めて有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】重イオンビームの受粉後の植物子房への照射方法を示す図である。
【図２】窒素イオンビームの線量と発芽率との関係を示す図である。
【図３】形態異常個体の生物の形態を示す写真である。
【図４】形態異常個体の生物の形態を示す写真である。
【図５】形態異常個体の生物の形態を示す写真である。
【図６】形態異常個体の生物の形態を示す写真である。
【図７】正常個体の生物の形態を示す写真である。
【図８】窒素イオンビームの線量とクロロフィル欠損個体の発生頻度との関係を示す図である。
【図９】ＥＭＳの処理時期と発芽率との関係を示す図である。
【図１０】ＥＭＳの処理時期と形態異常個体の発生頻度との関係を示す図である。
【図１１】１葉型形態異常個体及び３葉型形態異常個体の全形態異常個体中に占める割合を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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