園学研.(Hort. Res. (Japan)) 6 (3) : 原著ホオズキの四倍体の作出とその特性中村典義 * a 松尾洋一大藪榮興佐賀県農業試験研究センター佐賀県川副町南里 1088 Development of Tetraploid C

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まともささおか
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1 園学研.(Hort. Res. (Japan)) 6 (3) : 原著ホオズキの四倍体の作出とその特性中村典義 * a 松尾洋一大藪榮興佐賀県農業試験研究センター佐賀県川副町南里 1088 Development of Tetraploid Chinese Lantern (Phsalis alkekengi L. var. franchetii Makino) and its Characteristics Norioshi Nakamura* a, Youichi Matsuo and Eikou Ooabu Saga Prefectural Agricultural Research Center, Kawasoe, Saga Abstract In vitro chromosome doubling of Chinese lantern (Phsalis alkekengi L. var. franchetii Makino) was studied and characteristics of the obtained tetraploids were clarified. The tetraploids could be obtained most efficientl b culturing the apical buds on MS medium containing 0.01 mg L 1 NAA after aseptic treatment of the apical buds in liquid MS medium (sucrose 3%) with colchicine at 0.05% for 48 h. The tetraploids showed lower height, thicker stems, more rounded leaves, lower pollen fertilit and larger stomata, flowers, and pollen grains in comparison with the original diploids. The tetraploid fruits had round calces and smaller numbers of developed seeds in comparison with fruits from the diploids. The present tetraploids might be available as a dwarf cultivar since the tetraploids showed smaller height and stronger stems in comparison with the original diploids under the same cultivation condition. Ke Words:chromosome doubling, colchicine, polploid キーワード : 倍数体, コルヒチン, 染色体倍加緒ホオズキ (Chinese Lantern, Phsalis alkekengi L. var. franchetii Makino) は東アジア原産のナス科の多年草であり, 古くから薬用植物や観賞用植物として利用されてきた ( 石井,1983). 昨今では鉢物や盆の供え物としての切り花の需要が大きく, 産地が拡大してきている ( 村井,1994). 現在, 大果で早生の品種であるタンバホオズキが主要品種として栽培されているものの, 品種育成はこれまで本格的に進んでいないのが現状である. また, ホオズキにおける倍数性に関しては自然界には二倍体しか確認されておらず (Menzel, 1950), 人為的な倍数体化の報告も同じ Phsalis 属植物では P. floridana(hutton, 1954) のみでホオズキではない. そこで, 本研究ではホオズキの倍数性育種を目的として, ホオズキの四倍体を獲得するために試験管内でのコルヒチン処理による染色体倍加を試み, 処理個体の倍数性解析を行った. さらに, 得られた四倍体の形態調査を行い, 二倍体との比較を行った年 9 月 7 日受付.2006 年 12 月 21 日受理. * Corresponding author. nakamura-norioshi@pref.saga.lg.jp a 現在 : 佐賀県果樹試験場佐賀県小城市晴気 91 言材料および方法 1. 四倍体の作出ホオズキの主要品種タンバホオズキの種子を供試した. まず 200 ppm ジベレリン液で 24 時間浸せきして休眠打破を行った ( 森園徳永,1996). つぎに 70% エタノールで 30 秒,1% 次亜塩素酸ナトリウムで 7 分の殺菌を行った. その後, 滅菌水による 2 分間の洗浄を 3 回行い, 種子を培養容器 ( 縦 60 mm, 幅 60 mm, 高さ 100 mm ポリカーボネイト樹脂製 ) あたり 20 粒ずつ 10 容器に置床した. 培地は MS 培地 (Murashige Skoog, 1962) を用いた.3% ショ糖を添加後,pH 5.8 に調整して 0.2% ゲルライトを加え溶解したものを容器あたり 50 ml ずつ分注し, オートクレーブで滅菌 (120 C,1.2 atm,15 分間 ) した後, 発芽培地とした. 種子置床後は 25 C, 暗黒の条件下で発芽させ, その後 4000 lx( 白色蛍光灯 ),16 時間照明で 60 日間培養した. 得られた試験管内植物の頂芽の先端から約 2cmの長さの切片を外植体に用いた. 試験区は, ろ過滅菌したコルヒチンを 0.05% 添加した MS 培地 (3% ショ糖 ) に外植体を置床後,25 C, 暗黒下, ロータリーシェーカーを用いて回転数 100 rpm での条件下で 0,48,96,144 時間の 4 区を設けて培養した. 試験規模は容器あたり外植体 10 個, 区あたり 1 容器を用 341

2 342 中村典義松尾洋一大藪榮興い 2 反復で行った. 滅菌水で洗浄した後に MS 培地に NAA 0.01 mg L 1 と 0.2% ゲルライトを添加した発根培地に移植して 60 日間培養を行った. 伸長したシュート部分だけを切り取り, 再度発根培地に移植して 30 日間培養した後に再生植物体数を調査した. 再生植物体はバーミキュライトを詰めたポット ( 径 10.5 cm) に仮植してミスト施設内で 2 週間順化を行った後に, 市販の花苗用土で素焼き鉢 (6 号 ) に植えてガラス温室内で栽培した. 2. 倍数性の解析再生植物体の倍数性の解析は各起原層ごとに行い, 第 I 層, 第 II 層および第 III 層について, それぞれの気孔の縦径の計測, 花粉母細胞 (PMC) の減数分裂および根端細胞の染色体を観察することによって行った. 気孔の縦径は地際から 3 ~ 5 節目の成葉の表皮を供試し, 光学顕微鏡を用いて 10 個以上の気孔の直径について計測した.PMC の減数分裂の調査は縦径 3 ~ 4mmの花蕾の葯を用いて酢酸カーミン染色法 ( 森川,2000) を適用して 3 反復行い,1 反復あたり 3 個以上の PMC を調査した. 根端細胞の染色体の観察はホイルゲン染色押しつぶし法 ( 森川,2000) を用いて 3 反復で行い,1 反復あたり 3 個以上の根端細胞の染色体を調査した. 3. 形態調査コルヒチン処理により, すべての起原層が 4X に倍加した四倍体を 10 系統および二倍体タンバホオズキを 10 株供試した. 素焼き鉢で育成した根茎を 2001 年 2 月 6 日から 4 C で 35 日間冷蔵して休眠打破した.3 月 14 日に間口 6m, 長さ 20 m の南北棟雨よけハウス内に CDUS555 肥料 (N:P:K=15:15:15) を窒素成分で 10 kg 10 a 1 を全量元肥として施用し, 株間 20 cm, 条間 20 cm の 4 条に定植した. その後は慣行管理を行った.7 月 31 日に茎, 葉, 花および果実について形態調査を行った. 茎は草丈, 節数, 節間長および茎径の 4 項目, 葉は葉長, 葉身長, 葉幅および葉形指数の 4 項目, 花は花冠の直径と裂開数, 雌ずい数, 雌ずい長, 子房の縦径と横径および雄ずい数の 7 項目ならびに果実は着果数 ( 宿存がく数 ), 宿存がくの縦径と横径, 宿存がく形指数, 果実の縦径と横径, 果形指数, 完全種子の縦径と横径, 完全種子数および不完全種子数の 11 項目について調査し, それぞれの調査を 10 反復ずつ行った. 花と果実の調査には 3 ~ 5 番花を用いた. さらに花粉稔性を調査するために 1% 酢酸カーミンによる花粉の染色性と寒天培地上での花粉の発芽率を調査した. 花粉の発芽試験は 10% ショ糖と 1% 寒天を添加した寒天培地を用い,25 C, 16 時間培養, 暗黒の条件下で行った. 調査はそれぞれ 3 反復で行い,1 反復あたり 500 個以上の花粉を調査した. また, 花粉粒径は酢酸カーミンで染色された形態的に完全な花粉を系統および株あたり 10 個ずつ調査した. 結果および考察 1. 植物体の再生ホオズキの試験管内での植物体再生に及ぼすコルヒチンの処理時間の影響について検討した結果 ( 第 1 表 ), 植物体再生率は処理時間が長くなる程低下した. 2. 倍数性の解析気孔の縦径を計測した結果 ( 第 1 図 A,B), 対照の二倍体は36.8 µmであったのに対し, 再生植物体は33.0~80.0 µm のバラツキが見られた. 一般的に四倍体の気孔は二倍体と比較して大きくなるため気孔の大きさは倍数性の推定に利用されている. そこで, 第 I 層における倍数性は気孔の縦径が 40 µm 未満を二倍体,40 µm 以上を四倍体と推定することにした. つぎに PMC の減数分裂の第 I 中期の染色体対合像を観察した結果 ( 第 1 図 C), 二倍体では二価染色体が 12 本観察されたのに対し, 再生植物体では二価染色体が 12 本の個体と 24 本の個体が認められた. そこで, 第 II 層における倍数性は二価染色体が 12 本の個体を二倍体および 24 本の個体を四倍体と推定した. さらに, 根端細胞の染色体数を観察した結果 ( 第 1 図 D), 二倍体では 24 本観察されたのに対し, 再生植物体では 24 本の個体と 48 本の個体が認められ, また, 同一個体内で 24 本と 48 本が観察された個体もあった. そこで, 第 III 層における倍数性は染色体数が 24 本の個体を二倍体,48 本の個体を四倍体ならびに同一個体内で 24 本と 48 本が確認された個体を区分キメラと推定した. 第 1 表に再生植物体の倍数性を推定した結果を示した. その結果,48 時間処理区において最も多くの四倍体が得られた.48 時間の処理区では再生植物体 11 個体のうち四倍体が 7 個体, 二倍体が 2 個体, キメラが 2 個体 ( 周縁キメラおよび周縁区分キメラ ) と推定された.96 時間処理区および 144 時間処理区の再生植物体は, すべて四倍体と推定された. 以上の結果, 試験管内での四倍体の作出には頂芽への48 時間のコルヒチン処理が最も効率的であると考えられた. 第 1 表ホオズキの頂芽へのコルヒチン処理時間が染色体数倍加に及ぼす影響処理時間 (h) 供試数再生植物体数 (%) 倍数性ごとの個体数 4X(%) 2X(%) キメラ (%) (90) 0 (0) 18(90) 0 (0) (55) 7(35) 2(10) 2(10) (15) 3(15) 0 (0) 0 (0) (10) 2(10) 0 (0) 0 (0)

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タンバホオズキと四倍体における茎および葉の形態的特性節数平均節間長茎径葉長葉身長葉幅葉形指数四倍体 107.8 24.9 43.4 13.3 21.4 16.2 18.4 116.1 二倍体 144.1 28 51.6 10.2 21.5 16.6 13.0 165.

3 園学研.(Hort. Res. (Japan)) 6 (3) : 第 1 図二倍体タンバホオズキおよび四倍体ホオズキの気孔ならびに四倍体ホオズキの花粉母細胞の減数分裂第 I 中期染色体対合状況および根端細胞の染色体 A: 四倍体ホオズキの気孔,B: 二倍体タンバホオズキの気孔,C: 四倍体ホオズキの花粉母細胞の減数分裂第 I 中期染色体対合状況,D: 根端細胞の染色体 (2n = 4x = 48) 倍数性第 2 表草丈ホオズキの二倍体タンバホオズキと四倍体における茎および葉の形態的特性節数平均節間長茎径葉長葉身長葉幅葉形指数四倍体二倍体 ** z ** ** ** NS NS ** ** z NS は有意差なし,** は t 検定により 1% 水準で有意差あり葉形指数は 100 葉長 / 葉身幅倍数性第 3 表ホオズキの二倍体タンバホオズキと四倍体における花および花粉の形態的特性ならびに花粉稔性花冠雌ずい長子房長花粉稔性雌ずい数雄ずい数直径裂開数縦径横径花粉染色率 (%) 花粉発芽率 (%) 花粉粒径 (µm) 四倍体二倍体 ** z NS NS NS ** ** NS * ** ** z NS は有意差なし,*,** は t 検定によりそれぞれ 5% と 1% 水準で有意差あり酢酸カーミンによって染色された形態的に完全な花粉の粒径 3. 形態的特性茎の形態についてみると, 四倍体は草丈および節間長が短く, 節数が少なく, 茎径が大きかった ( 第 2 表, 第 2 図 A). 葉の形態では, 四倍体は葉幅が大きく, 葉形が丸かった ( 第 2 図 B). 花の形態では二倍体と比べて四倍体は花冠の直径, 子房の縦径および横径が大きかった ( 第 3 表, 第 2 図 C). 花粉稔性については染色率および発芽率ともに二倍体と比較して四倍体では低下した. また, 花粉の大きさは二倍体より四倍体の方が大きかった. 果実について, 二倍体と四倍体との着果数 ( 宿存がく数 ) の差はなかったが, 四倍体では宿存がくの横径が大きく扁平で, 果実の縦径も小さく扁平になった ( 第 4 表, 第 2 図 D). また, 宿存がく

344 中村典義松尾洋一大藪榮興第 4 表ホオズキの二倍体タンバホオズキと四倍体における果実の形態的特性 z 倍数性着果数宿存がくの大きさ x 宿存がく形指数果実の大きさ w 果形指数完全種子の大きさ 1 果実あたりの種子数縦径横径縦径横径縦径横径完全種子不完全種子四倍体 12.4 52.8 62.3 85.4 17.0 17.7 95.8 2.93 2.29 21.

4 344 中村典義松尾洋一大藪榮興第 4 表ホオズキの二倍体タンバホオズキと四倍体における果実の形態的特性 z 倍数性着果数宿存がくの大きさ x 宿存がく形指数果実の大きさ w 果形指数完全種子の大きさ 1 果実あたりの種子数縦径横径縦径横径縦径横径完全種子不完全種子四倍体二倍体 NS NS ** ** * NS * ** ** ** NS z 宿存がく数を計測した NS は有意差なし,*,** は t 検定によりそれぞれ 5% と 1% 水準で有意差あり x 宿存がく形指数は 100 葉長 / 葉身幅 w 果形指数は 100 縦径 / 横径第 2 図四倍体ホオズキの形態 A 草姿 ( 左, 四倍体 ; 右, 二倍体 ),B 葉 ( 左, 四倍体 ; 右, 二倍体 ),C 花 ( 左, 四倍体 ; 右, 二倍体 ),D 宿存がく ( 左, 四倍体 ; 右, 二倍体 ) はあるが果実が萎縮したものが四倍体には観察された. 種子の形態について, 四倍体の完全種子は縦径および横径ともに大きく,1 果実あたりの完全種子数は減少した. また, 四倍体には完全種子がなく不完全種子のみの果実がみられた. さらに, 完全種子数は果実の大きさと関連しており, 完全種子が多い果実ほど肥大していた. 同じナス科植物であるトウガラシの四倍体では種子稔性が二倍体の半分以下になることが報告されている ( 西山柄沢,1954). また, 西山 (1939) はトウガラシの四倍体では種子が二倍体より大きくなることを報告している. 本研究でも, ホオズキの四倍体には同様の特徴が認められた. 一方, これまでにホオズキの単為結果性についての報告はない. しかし, 本研究の四倍体には宿存がくは通常の生育をしたが果実は萎縮しているものがみられ, また完全種子が形成されなくても果実の肥大がみられた. このことからホオズキが受粉刺激等によって宿存がくの成長あるいは果実肥大が誘導される単為結果性を持つことが推察された. 本研究で作出したホオズキの四倍体は, 同じ栽培条件下で二倍体と比べてわい化して強健になったことから, わい性品種としての利用が期待できると思われる. 今後は, 四倍体の栽培試験を行い鉢物用品種等としての実用性試験を行うとともに, 四倍体に二倍体を交雑することで三倍体を作出し, 三倍体の品種としての適性を検討する予定である. ホオズキでは品種育成がこれまで本格的に進んでいないのが現状であるが, 本研究で得られた四倍体はホオズキの

5 園学研.(Hort. Res. (Japan)) 6 (3) : 有用な育種素材として品種育成に活用できるものと考えられる. 摘要ホオズキの試験管内でのコルヒチン処理による染色体倍加について検討するとともに, 得られた四倍体の特性を調査した. コルヒチンを 0.05% 添加した MS 液体培地 (3% ショ糖 ) で頂芽を 48 時間処理後,NAA 0.01 mg L 1 を添加した MS 培地で約 90 日間培養することで最も効率的に四倍体を作出することができた. 得られた四倍体は二倍体と比べ, 草丈が低く, 茎は太く, 葉は丸く, 気孔, 花および花粉は大きく, 花粉稔性は低かった. さらに, 四倍体の果実は二倍体と比べて, 宿存がくが丸く, 完全種子数が減少した. 本研究で得られたホオズキの四倍体は, 同じ栽培条件下で二倍体と比べてわい化し強健になったことから, わい性品種としての利用が期待できる. 引用文献 Hutton, E. M Ploid and virus reaction in Phsalis floridana RYDB. Aust. J. Agric. Res. 5: 石井林寧.1983.Phsalis L.( フィサリス属 ) ホオズキ属. P 井上頼数編著. 最新園芸大辞典第 9 巻. 誠文新光社. 東京. Menzel, Y. M Ctotaxonomic observations on some genera of the solanae. Amer. J. Bot. 37: 森川利信染色体の観察.p 山口裕文堀内昭作森源治郎監修. 応用植物科学実験. 養賢堂. 東京. 森園寛治徳永敦子ホオズキ種子の発芽条件. 平成 7 年度佐賀農研セ試験成績概要集 ( 野菜花き編 ). p 村井千里ホオズキ.p 農業技術体系花卉編第 9 巻. 農文協. 東京. Murashige, T. and F. Skoog A revised medium for rapid growth and bioassas with tobacco tissue cultures. Phsiol. Plant. 15: 西山市三人為的倍数植物の研究. 第 1 報. 薬品による四倍体植物の創世. 農及園.14: 西山市三柄沢博美人為的倍数植物の研究. 第 18 報. トウガラシにおける三倍体交雑不和合について. 育雑.3:

スライド 1

スライド 1 クロマメノキ T100 KT-2 KT-3 KT-4 KT-6 KT-8 KT-9 KT-11 KT-15 クロマメノキと T100 との交雑により得られた KT8 系統とその両親の果実の形態クロマメノキ KT2 KT3 KT4 KT6 KT8 a-c a-d b-d c-e de ef D-Gal D-Ara C-Ara Pet-Glu Pet-Ara M-Glu D-Glu C-Glu Pet-Gal

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