Wide cross hybridization of the genus Lycopersicon and genetic analysis of a superior shoot regeneration capacity トマト属における遠縁種間雑種の育成および高再分化能力の遺伝的分析

博士論文

トマト栽培種と'peruvianum-complex'の間には強い交雑障害が存在し,雑種獲得が非常に困難である.また,その戻し交雑世代の獲得においても交雑障害が存在する.本研究では,まず最初に'peruvianum-complex'に属する種々の系統について, トマト栽培種との交雑不親和性を評価するために胚珠選抜培養法を用いてF1世代およびBC1F1世代の獲得を試みた.トマト野生種群'peruvianum-complex'に属するLycopersicon peruvianum 5系統, L.peruvianum var. humifusum 2系統, L.chilense 2系統を花粉親に,栽培種2品種を種子親に用いた.F1雑種およびF1雑種を花粉親とするBC1F1戻し交雑種は胚珠選抜法によって育成した.F1雑種およびBC1F1の獲得効率はGOF(果実あたり発芽数)により評価した．F1雑種および1994年と1995年のBC1F1についてGOFの栽培品種間の相関係数を求め,さらに,それらを組合わせた相関係数を求めたところ,正の有意な値となった(r=0.750**,d.f.=ll).年次間においても組合わせた相関係数は有意な正の高い値となった(r=0.907*,d.f.=3).F1雑種とBC1F1間相関係数は,供試系統の中の1系統(LA2575)を除くと正の有意な相関係数が得られた(強力大型東光:r=0.754*,d.F.=5; Early Pink:r=0.924*,d.f.=3).得られた相関係数の結果は,栽培種に対する野生種の交雑不親和性は,野生種系統間で差があり,さらにBC1F1の獲得において野生種の各系統の交雑不親和性がF1雑種の場合と同じように現れることを示している.供試した系統の交雑不親和性を3グループに分けると次のようになった.最も交雑不親和性の高いグループにL.peruvianum var. humifusun の2系統が入っており,中間のグループは全てL.peruvianumであった.最も交雑不親和性の低いグループはL. chilenseの2系統であった.一方,F1雑種とBC1F1間のGOFの回帰直線は,Y(BC1F1)=0.108X(F1)+0.336:強力大型東光,Y=0.105X+0.037:Early Pinkとなった.この結果から,予想に反してBC1F1の獲得効率がF1雑種よりも小さいことが推察された.しかしながら,全ての組合せからF1雑種が得られ,ほとんどのBC1F1も得られたことから,胚珠選抜法が'peruvianum-complex'の雑種獲得に広く有効であることが示された.トマト野生種と'peruvianum-complex'は,高再分化能を持つ.本研究では,つぎに'peruvianum　complex'を構成する野生種の1つL.chilenseの高再分化能に注目し,先に得られた戻し交雑世代を用い,高再分化能を持たない栽培種にこの形質を導入し,遺伝的メカニズムを解析するため,高再分化能に連鎖する分子マーカーの探索を行ない,連鎖地図の作成を試みた.まず,BC1F1,BC2F1世代を用いて,この形質に連鎖する分子マーカーの探索を行なった.再分化能の判定は,根切片を1 mg/l zeatin riboside, 2% sucroseを含むMS培地で4週間培養して行なった.BC1F1世代における再分化能の分離は2頂分布を示したが,BC2F1世代では全体の70%を超える86個体が栽培種と同じ0%を示し,残りの27個体が100%まで連続的な分布を示した.BC1F1およびBC2F1世代における野生種特異的RAPD マーカーと酸性インベルターゼ遺伝子(inv)の分離を調査した結果,高い再分化率を示した個体中には高頻度で存在し,再分化率0%の個体中にはほとんど存在しない3つのマーカー(OPAO2-1, OPA20-3, invchi)を見出した.Mann-WhitneyのU検定の結果,これら3つのマーカーと再分化率の関係が1%水準で有意であることが示され,再分化能遺伝子とこれらのマーカーが連鎖する可能性が示唆された.しかしながら,これらのマーカーには分離の歪みが観察され,再分化率の分離もどの理論比にも適合しなかったため遺伝様式については検討できなかった.したがってつぎに,BC1F2世代を用い同様の解析を行った.任意に培養した42個体のBC1F2世代は,3:1に分離し(再分化率20%以下と40%以上で),この形質が優性の主働遺伝子(Rg)によって支配されていることを示唆した.また新たに見つかった3つのRAPDマーカーを加え計6個の分子マーカーが,全て同一連鎖群に属することが示され,再分化遺伝子RgはRAPDマーカーOPAO2-900とOPB12-480の中間ほぼ5cM の位置にあることが示された.RFLP分析の結果,この連鎖群が第3染色体上に座乗することが示されたことから,L,.chilense PI128644のRg遺伝子はL.peruvianumの再分化能を支配するRg-1(Koornneef et al.1993)と同じ遺伝子座である可能性が得られた.