(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の器官又は組織に5Gy〜10Gyの範囲の線量の重イオンビームを照射し、当該照射処理をした器官又は組織から植物を再生し、再生された植物の中から稔性形質のみ変異し他の形質が正常である不稔植物を選抜することを含む、不稔植物の作製方法。
【請求項２】
植物が、バーベナ、ペテュニア、イネまたはタバコである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
植物の器官又は組織が、側芽、茎頂、吸水種子または受粉後の子房である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
不稔植物の選抜を、植物の雌しべおよび雄しべの形態の観察によって行う、あるいは、種子の形成の有無に基づいて行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不稔植物の新規な作製方法に関し、より詳しくは、広範な植物種に適用可能で、かつ短期間で不稔植物を作製できる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、野菜などを中心としてハイブリッド（F1）種子の生産が盛んに行われているが、効率的なハイブリッド種子の生産には、親植物の雄性不稔化が必須である。また、近年、スギ花粉などによる花粉症が社会問題化しており、花粉の飛散を防止する目的で、スギ等の雄性不稔化についての研究が進められている。一方、遺伝子組換え植物の安全性に関して、組換え植物の花粉が広範囲に飛散し、環境に重大な影響を与えてしまう危険性が指摘されているが、組換え植物を不稔化しておけば、この危険を回避することができる。さらに、花卉園芸においては種子ができると植勢が低下し、花咲きが悪くなったりするため、不稔形質を導入し、開花期間を延長させようとする試みもなされている。このように不稔植物、特に雄性不稔植物に対する社会的な需要は非常に大きなものである。
【０００３】
従来、不稔植物の作製は、主として交配による不稔形質の導入法や遺伝子導入法によって行われてきた。交配による導入法は、特別な装置や施設が必要なく、簡易な手段で不稔植物を作製できるというメリットがあるが、その反面、不稔形質が導入できる植物種が限られるというデメリットがある。現在、不稔性形質を持つ個体が確認されている栽培植物としては、イネ、コムギ、トウモロコシ、ナタネなどが知られているが、これらの植物と交配可能な植物でなければ、この方法によっては不稔植物を作製することができない。一方、遺伝子導入法は、交配法とは異なり、広範な植物種に適用が可能であるというメリットがある。現在までのところ、遺伝子導入法により不稔性の付与に成功した例としては、トウモロコシ、キャベツ、ブロッコリー、レタス、メロンなどが知られている。このように遺伝子導入法は、交配法に比べ種々の面で優れるが、一般に不稔植物作製まで長い年月が必要であるという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、阿部らは、重イオンビームを植物に照射することにより高頻度で突然変異体植物が得られることを報告している（特開平9-28220号公報）。不稔形質も突然変異の一種であるから重イオンビームの照射により植物に不念形質を付与することは可能であると考えられる。
【０００５】
しかし、重イオンビームを植物に照射した場合、不稔形質だけでなく、それ以外の突然変異形質も付与される可能性が高い。例えば、上記の阿部らの報告では、重イオンビームの照射により、クロロフィルの欠損、針状葉、重力非感受性、矮性といった形質を持つ個体が得られている。上述のように不稔植物は主として育種材料として利用されるが、クロロフィルの欠損等の形質を持つ個体では、仮に不稔形質を持っているとしても、育種材料として使用することはできない。
【０００６】
以上のような理由から、重イオンビームの照射による不稔植物の作製方法についてははほとんど検討されてこなかったのが現状である。重イオンビームの照射により、稔性以外は野生型の植物と変わらない不稔植物を作出できればそのメリットは非常に大きい。
【０００７】
本発明、このような技術的背景の下になされたものであり、その目的は、稔性以外は野生型の植物と変わらない不稔植物を重イオンビーム照射を利用して作製する手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、植物の器官又は組織に重イオンビームを照射した場合、稔性形質が他の形質よりも低い線量で変異を起こすことを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。
【０００９】
即ち、本発明は、植物の器官又は組織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稔性形質のみ変異した不稔植物を選抜することを特徴とする不稔植物の作製方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の不稔植物の作製方法は、植物の器官又は組織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稔性形質のみ変異した不稔植物を選抜することを特徴とするものである。
【００１１】
「稔性形質のみ変異した不稔植物」とは、花色、葉色、成長量といった稔性以外の著明な形質に変異が生じていない植物といった程度の意味であり、稔性以外の形質にはいかなる変異も生じていない植物を意味するわけではない。
重イオンビームを照射する植物は、天然の植物に限定されず、遺伝子組換え植物であってもよい。
【００１２】
重イオンビームを照射する器官又は組織は、不稔植物を作出できるものであれば特に限定されず、例えば、受粉後の子房、側芽、茎頂、種子、カルス、PLB（Protocorm like Body）、花粉などに照射することができる。最も好ましい器官又は組織としては、側芽や茎頂の分裂組織を挙げることができる。
【００１３】
重イオンビームの種類は、不稔植物を作出できるものであれば特に限定されず、例えば、窒素イオンビーム、ネオンイオンビーム、炭素イオンビーム、アルゴンイオンビーム、鉄イオンビームなどを用いることができる。最も好ましい重イオンビームとしては、炭素や窒素イオンビームを挙げることができる。
【００１４】
線量は、稔性形質だけに変異を生じさせ、他の形質には変異を生じさせないような値にすることが好ましい。このような線量値は、植物に重イオンビームを照射した際の形態異常を指標として決めることができる。即ち、形態異常率が一定値以下になるような線量の重イオンビームを照射することにより、稔性形質だけに変異を生じさせ、他の形質は正常な不稔植物を得ることができる。指標とする形態異常は、特に限定されないが、アルビノ、ストライプなどの葉緑体異常や細葉、ねじれや萎縮などの茎葉部の異常を指標とするのが好ましい。形態異常率は、10％以下とするのが好ましく、7％以下とするのが更に好ましい。具体的な線量値は、重イオンビームの種類、照射部位や照射する植物などに応じて決めればよいが、通常は1〜20 Gy程度が好ましい。
【００１５】
植物としては、不稔植物を作出できるものであれば特に限定されず、例えば、バーベナ、ペテュニア、タバコ、イネ、ラン、アラビドプシスなどを挙げることができる。最も好ましい植物としては、バーベナを挙げることができる。
不稔植物の選抜は、植物の雌しべ及び雄しべの形態を観察することにより、または、自殖もしくは稔性を有する植物との交配により種子が形成されるかどうかを観察することにより行うことができる。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕
イネ品種「コシヒカリ」の種子を0.8％の寒天を含む水の中に30℃で3日間静置し、種子に十分な水分を吸収させた。この吸水種子にネオンイオンビームを5 Gy、10 Gy、20 Gy、50 Gyの4種の線量で照射した。LET（Liner energy transfer）は63keV/μmであった。照射後の種子（M1種子）を発芽させた後、25〜30℃に調製されたグリーンハウス内のポットに移植した。照射1ヶ月後に幼苗を圃場に移植し、4ヶ月後に自殖種子（M2種子）を個体別に採取した。採取した自殖種子を播種し、生長した個体の形態異常及び稔性を調べた。この結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0004671488.tif 000002
【００１８】
表に示すように、形態異常個体がほとんど発生しないような低い線量（5 Gy又は10 Gy）においても、高い頻度で不稔個体が得られた。従って、このような線量を選択して照射することにより、稔性形質のみが特異的に変異し、他の形質は正常な不稔植物を得ることができる。
【００１９】
〔実施例２〕
バーベナ品種「花手毬コーラルピンク」から側芽を含む節を採取し、MS（Murashige & Skoog）培地に置床し、これに窒素イオンビームを5 Gy、10 Gy、20 Gyの３種類の線量で照射した。LETは、28keV/μmであった。3ヶ月間培養した後、側芽を20〜26℃に調整されたグリーンハウス内のポットに移植した。移植から3ヶ月間グリーンハウス内で栽培した後、形態異常及び稔性を調べた。この結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
0004671488.tif 000003
【００２１】
表に示すように、形態異常個体の発生率の低い線量（5 Gy又は10 Gy）においても、高い頻度で不稔個体が得られた。従って、このような線量を選択して照射することにより、稔性形質のみが特異的に変異し、他の形質は正常な不稔植物を得ることができる。
【００２２】
〔実施例３〕
植物としてバーベナ品種「花手毬サクラ」を用い、線量を5Gyとし、それら以外は実施例２と同様に栽培を行った。その結果、生存個体104個体中、不稔性を示したのは1個体で（不稔率0.96％）、この個体のその他の形質は正常であった。
【００２３】
〔実施例４〕
ペテュニアから茎頂を採取し、MS培地に置床し、これに窒素イオンビームを5〜50 Gyで照射した。LETは28keV/μmであった。4ヶ月間培養した後、20〜26℃に調整されたグリーンハウス内のポットに移植した。移植から3ヶ月間グリーンハウス内で栽培した後、各個体の形態異常及び稔性を調べた。その結果、5〜20 Gyの低線量照射区で不稔性を示したのは22個体で、そのうち形態異常を示さない正常な個体は16個体であった（正常率72.7％）。50 Gyの高線量照射区で不稔性を示したのは13個体で、そのうち正常な個体は7個体であった（正常率53.8％）。
【００２４】
〔参考例１〕
受粉後24〜96時間後の野生のタバコ（Nicotiana glutionsa L.）の子房に、窒素イオンビームを10〜100Gyで照射した。LETは28keV/μmであった。照射から１ヶ月後に種子を採取し、これを1/2MS培地に播き、2ヶ月間培養した後、形態異常株を選抜し、20〜26℃に調整されたグリーンハウス内のポットに移植した。移植から3ヶ月間グリーンハウス内で栽培した後、各個体の稔性を調べた。その結果、生存個体12個体中、不稔性を示したのは8個体であった（不稔率66.7％）。
【００２５】
〔参考例２〕
植物として栽培タバコ（N.tabacum L.）品種「BY-4」を用い、線量を10〜100Gyとし、それら以外は実施例５と同様にして形態異常を示した個体の稔性を調べた。その結果、生存個体11個体中、不稔性を示したのは8個体であった（不稔率72.7％）。
【００２６】
〔参考例３〕
植物として栽培タバコ品種「Xanthi」を用い、線量を10〜100Gyとし、それら以外は実施例５と同様にして形態異常を示した個体の稔性を調べた。その結果、生存個体38個体中、不稔性を示したのは35個体であった（不稔率92.1％）。
【００２７】
〔参考例４〕
イネ品種「コシヒカリ」の種子を0.8%の寒天を含む水の中に、30℃で3日間静置し、種子に十分な水分を吸収させた。この吸水種子にネオンイオンビームを10〜100Gyで照射した。LETは63keV/μmであった。照射後の種子を発芽させた後、25〜30℃に調整されたグリーンハウス内のポットに移植した。1ヶ月後に形態異常株を選抜し、2ヶ月間グリーンハウス内で栽培した後、屋外へ移し、3ヶ月後に自殖種子を得た。その結果、生存個体36個体中、不稔性を示したのは8個体であった（不稔率22.2％）。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、不稔植物を作製するための新規な方法を提供する。この作製方法は、広範な植物種に適用可能であり、かつ短期間で不稔植物を作製することが可能である。