転写因子機能を利用した雄性および雌性不稔形質導入法の開発

• 担当機関: （独）農業生物資源研究所
• 研究期間: 1999～2001
• 研究担当者: カプール; サンジャイ; 高辻博志; 小林 晃
• 発行年度: 2001
• 要約: 園芸産業における品種の保護、交雑育種の効率化、遺伝子組換え植物花粉飛散による環境への拡散防止などの理由から雄性不稔は重要な形質である。一方、雌性不稔形質は花卉の日保ちを改善させることが知られている。ペチュニアのジンクフィンガー遺伝子TAZ1はタペート層の発達、ZPT2-5遺伝子は減数分裂の制御にそれぞれ関与しており、これらの遺伝子の発現をコサプレッションによって抑制すると花粉の死滅によって雄性不稔になることがわかった。ZPT2-5遺伝子の場合には雌性不稔形質も同時に付与できることがわかった。
• 背景・ねらい: 園芸産業における品種の保護、交雑育種の効率化などの理由から雄性不稔形質は農業、産業にとって重要な形質である。また近年、遺伝子組換え植物花粉飛散による環境への拡散防止という観点からも雄性不稔形質は重要視されている。一方、雌性不稔形質は花卉の日保ちを改善させることが知られている。遺伝子導入によってこれらの形質を園芸品種や作物に導入できれば大きな効果が期待できる。
• 成果の内容・特徴:
• ペチュニアのジンクフィンガー遺伝子TAZ1は、発達中の花粉に栄養物などを供給する役割を果たす葯のタペート層の細胞に特異的に発現している（図1）。遺伝子再導入によって起こるコサプレッションと呼ばれる現象を利用して内在性TAZ1遺伝子の発現を抑制すると、葯のタペート層の発達に顕著な異常を来たし、機能が大きく損なわれることがわかった。その結果、フラボノールの欠損など花粉の発達にも異常をもたらし（図2）、雄性不稔になることがわかった。;
• 同じくペチュニアのZPT2-5遺伝子は、減数分裂の直前に花粉母細胞で特異的に発現することが明らかになった（図3）。ZPT2-5遺伝子のコサプレッションを誘導すると、減数分裂過程の異常によって花粉の死滅をもたらし、雄性不稔になることがわかった（図4）。この形質転換植物は、野生型植物の花粉を用いて受粉させた時の胚発生過程にも異常を示すことから、雌性不稔形質をも同時に有することがわかった。;

成果の活用面・留意点

1. 導入遺伝子と内在性遺伝子の相同性が重要であるコサプレッションを利用しているため、作製した導入遺伝子をそのまま用いた場合にはペチュニア以外の植物で同様の効果が得られることは期待できないので個々の植物から対応する遺伝子を単離し直す必要がある。これらの導入遺伝子の改良によって、他植物に直接利用できる導入遺伝子の開発の可能性もある。
   
2. 最近、遺伝子組換え作物に対する規制が厳しくなり、花粉飛散による環境への拡散防止に対しても対策が求められている。本成果はこの要請に対して有効な技術を提供するものであると思われる。
   

• カテゴリ: 育種 受粉 品種 ペチュニア