九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
RFLP(制限酵素DNA断片長多型)を利用したイネの連鎖 地図作成に関する研究
出田, 収
九州大学農学研究科遺伝子資源工学専攻
https://doi.org/10.11501/3110821
爪 U
RFLP(制 限 酵 素DNA断 片 長 多 型 ) を 利 用 し た イ ネ の 連 鎖 地 図 作 成 に 関 す る 研 究
出 回 収
1996
目 次
頁 緒 言
第1章 ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利 用 し たRFLPク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 決
定 な ら び にRFLP分 析 に よ る 異 数 体 の 染 色 体 構 造 の 決 定 4 第1節 ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利 用 し たRFLPク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体
決 定 5
第l項 日 印 交 雑 ト リ ソ ミ ッ ク Flを 利 用 し たRFLPク ロ ー ン の
座 乗 染 色 体 決 定 5
材 料 お よ び 方 法 5
結 果 お よ び 考 察 8
第2項 RFLPを 不 さ な いDNAク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 決 定 14
材 料 お よ び 方 法 14
結 果 お よ び 考 察 15
第2節 RFLPを 利 用 し た 異 数 体 の 染 色 体 構 造 の 推 定 19 第1項 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス の 交 雑 後 代 に 出 現 し た 二 次 ト リ ソ
ミ ッ ク ス 様 植 物 に つ い て 19
材 料 お よ び 方 法 20
結 果 お よ び 考 察 20
第2項 染 色 体11に 関 す る 4型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス のRFLP分 析 24
材 料 お よ び 方 法 25
結 果 お よ び 考 察 25
第2章 従来の連鎖、地図と RFLP連 鎖 地 図 と の 統 合 29
第1節 標 識 遺 伝 子 と RFLPマ ー カ ー と の 連 鎖 分 析 に よ る 統 合連 鎖 地 図 の 作 成
材料お よ び 方 法
30 30
結 果 お よ び 考 察
第2節 イ ン ド 型 品 種IR24と 日 本 型 標 識 遺 伝 子 系 統 と の 交 雑 後 代 に 観 察 さ れ た 遺 伝 子 の 分 離 の 歪 み に つ い て
材 料 お よ び 方 法 結 果 お よ び 考 察 第3章 総 合 考 察
摘 要 謝辞
引 用 文 献 英 文 摘 要 附 図 ・ 附 表
32
A
﹃︐コ戸コウ
H o o
‑
‑
今' M O O
司 コ
ζ J ζ J
戸 ︑ J f o f O
勺I円︐I勺
I 0 0
緒 言
メ ン デjレ の 遺 伝 の 法 則 は 優 劣 の 法 則 , 分 離 の 法 則 , 独 立 の 法 則 か ら な る . こ の う ち , 独 立 の 法 則 に つ い て の 例 外 が 連 鎖 と 呼 ば れ る 現 象 で あ る . こ れ は 遺 伝 子 が 染 色 体 上 で 線 状 に 配 列 し て い る こ と に よ る も の で , 逆 に , 遺 伝 子 間 の 連 鎖 を 見 出 す こ と に よ っ て , 遺 伝 子 を 線 状 に 配 列 し た 地 図 を 作 成 す る こ と が で き る . こ れ を 連 鎖 分 析 と い う . 1900年 に メ ン デ ル の 法 則 が 再 発 見 さ れ て 以 来 , イ ネ に お い て も 連 鎖 分 析 が 行 な わ れ る よ う に な り , 1963年 に はNagao and Takahashiが 主 に 形 態 形 質 着 色 形 質 , 生 理 形 質 を 標 識 遺 伝 子 と し て , イ
ネ(2n=24)に期待される 12の 連 鎖 群 を 試 作 し た . そ の 後 , こ の12の 連 鎖 群 と 染 色 体 と の 対 応 関 係 を 決 定 す る た め に , 相 互 転 座 や ト リ ソ ミ ッ ク ス を 用 い た 分 析 が 行 な わ れ る よ う に な り , 連 鎖 、 群 の 改 廃 や 新 連 鎖 群 の 発 見 が な さ れ , 現 在 ,
イネの12の 染 色 体 に そ れ ぞ れ 対 応 す る 連 鎖 群 ま た は 標 識 遺 伝 子 群 が 明 ら か に されている(総説 Iwata1986).
一 方 , 近 年 の 分 子 生 物 学 的 手 法 の 進 歩 に よ り , DNAの 多 型 を 容 易 に か つ 多 数 検 出 す る こ と が 可 能 に な っ た . こ のDNA多 型 は RFLP(Res triction Fragmen t Length Polymorphism)と 呼 ば れ , な か で も , 核DNAのRFLPは メ ン デ ル の 法 則
に 従 っ て 遺 伝 す る の で , 標 識 遺 伝 子 と 同 じ よ う に , 連 鎖 分 析 の マ ー カ ー と し て利用できる.
RFLPを 連 鎖 、 分 析 の マ ー カ ー に 利 用 す る 場 合 , 従 来 の 標 識 遺 伝 子 と 比 較 す る と , 次 の よ う な 特 徴 が あ る . ま ず , 標 識 遺 伝 子 よ り も 容 易 に 多 数 の マ ー カ ー が 得 ら れ る . 次 に 標 識 遺 伝 子 は 一 般 に 完 全 劣 性 で あ る も の が 多 く , F2でヘ テ ロ 型 の 遺 伝 子 型 を 判 別 で き る も の は 少 な い が RFLPマ ー カ ー は , 大 部 分 の も の が 共 優 性 を 示 す の で F2で ヘ テ ロ の 遺 伝 子 型 を 判 別 で き , 精 度 の 高 い 組 換 価 が 算 出 で き る . さ ら に 標 識 遺 伝 子 の 場 合 形 質 が 脹 乳 や 幼 苗 で 発 現 す る も の か ら 成 熟 個 体 に 達 し な い と 発 現 し な い も の ま で あ り , 評 価 す べ き 時 期
が 限 ら れ て い る も の が 多 い . ま た , 表 現 型 が 生 育 環 境 の 影 響 を 受 け , 形 質 が 正 確 に 評 価 で き な く な る 可 能 性 が あ る . 一 方 , RFLPマーカーは, DNAの 塩 基 配 列 の 違 い を 認 識 す る も の な の で , DNAさ え 得 ら れ れ ば , ど の 生 育 段 階 に お い て も 評 価 が 可 能 で あ る . ま た , 生 育 環 境 に 左 右 さ れ ず に , 正 確 に 遺 伝 子 型 を把握できる.
こ の よ う な 特 徴 を も っRFLPは , 充 実 し た 連 鎖 、 地 図 を 作 成 す る の に 適 し て い る と 考 え ら れ る . 既 に , い く つ か の 植 物 種 に お い て , RFLPを 利 用 し た 連 鎖 地 図 が 作 成 さ れ , 育 種 学 的 , 遺 伝 学 的 あ る い は 分 類 学 的 な 応 用 が 期 待 さ れ て い る(総説 Tanksleyet al. 1989). イ ネ に お い て も McCouchet al. (1988), Saito et al.(1991), Causse et al. (1994)お よ びKurataet al.(1994)が そ れ ぞ れRFLPを利 用 し た 連 鎖 地 図 を 作 成 し て い る .
今 後 , 連 鎖 地 図 を 基 盤 と し た 遺 伝 ・ 育 種 学 的 な 研 究 を 進 め る に 当 た っ て は , 形 態 、 形 質 な ど を マ ー カ ー と し た 従 来 の 連 鎖 地 図 と RFLPを マ ー カ ー と し た
RFLP連 鎖 地 図 と の 両 方 の 情 報 を 利 用 す る こ と が 望 ま れ る . そ れ に は , 従 来 の 連鎖地 ~(Classical linkage map)とRFLP連 鎖 地 図(RFLPlinkage map)とを統合 した連鎖、地図,すなわち,統合連鎖、地図(Integratedlinkage map)の 作 成 が 必 要 で あ る . 既 に , シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ で は 125の 標 識 遺 伝 子 と 350のRFLPマ ー カ ー と か ら 成 る 統 合 連 鎖 地 図 が 作 成 さ れ て い る(Haugeet al. 1993). また, トマトに お い て は 染 色 体l(Balint‑Kurtiet al. 1995)および、染色体6(Weideet al. 1993)に つ い て 統 合 連 鎖 、 地 図 が 作 成 さ れ , 従 来 の 連 鎖 地 図 と RFLP連 鎖 地 図 と の 比 較 が 行なわれた.イネにおいても, Kishimoto et al. (1992)やYuet al. (1995)はい くつかの標識遺伝子とRFLPマ ー カ ー と の 対 応 づ け を 行 な い , ま た , Abenes et al. (1994)は 染 色 体11に つ い て , 従 来 の 連 鎖 地 図 とRFLP連鎖、地図との方向づけ
を行なっている.さらに, C a u s s e e t al. (1 994 ) は 様 々 な 連 鎖 分 析 の 結 果 に 基 づ
ま だ な さ れ て い な い . 今 後 , 従 来 の 連 鎖 地 図 と RFLP連 鎖 地 図 と が 統 合 さ れ て 充 実 し た 連 鎖 地 図 が 作 成 さ れ れ ば , イ ネ の 遺 伝 ・ 育 種 学 の 基 礎 的 , 応 用 的 研 究 に 資 す る と こ ろ は 大 で あ る と 考 え ら れ る .
そ こ で , 本 研 究 で は , ま ず , 農 林 水 産 省 と 九 州 大 学 農 学 部 育 種 学 教 室 と の 共同研究によるRFLP連鎖地図を完成させるために, ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利 用 し て, RFLP連 鎖 群 と イ ネ の12の 染 色 体 と の 対 応 づ け を 行 な っ た . つ い で , 標 識 遺伝子とRFLPマ ー カ ー と の 連 鎖 分 析 を 行 な い , 従 来 の 連 鎖 地 図 と RFLP連 鎖 地図との統合を試みた.
な お , 本 論 文 中 で は , 従 来 の 連 鎖 地 図 と は 九 州 大 学 農 学 部 育 種 学 教 室 で 作 成 さ れ て き た イ ネ の 連 鎖 地 図 (Iwata et al. 1984, 1989a, 1989b) (Appendix 1 参照)を指し, RFLP連 鎖 地 図 と は Saito et al. (1991) (Appendix 2参照)の RFLP連鎖地図を指すこととする.また, S ai to e t al. (199 1 )のDNAクローンは 番号にNpbを 付 し て 表 し , そ の ク ロ ー ン に 由 来 す る 連 鎖 地 図 上 の 座 位 あ る い は マ ー カ ー は 番 号 にXNpbを 付 し て 表 し た . 同 ー の ク ロ ー ン に 由 来 す る 複 数 の 座 位 あ る い は マ ー カ ー は 枝 番 号 で 示 し た . 例 え ば ,XNpb68・1(染色体8)と XNpb68・2(染 色 体6)とはともにNpb68に 由 来 す る . さ ら に , 染 色 体1,3, 4,
5, 8, 9および12に つ い て は , 川 崎 ら (1991)お よ び 野 々 村 ら (1994お よ び 未 発 表)が染色体腕と連鎖、群との対応関係が明らかにしているので,短腕側が左側
も し く は 上 側 に な る よ う に 連 鎖 地 図 の 作 図 を 行 な っ た .
第
1
章 ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利 用 し たRFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 決 定 な ら び にRFLP
分 析 に よ る 異 数 体 の 染 色 体構 造 の 推 定正 常 植 物 に 比 べ 染 色 体 を1本 過 剰 に も つ 植 物 を ト リ ソ ミ ッ ク ス と い う . イ ネ (2n=24)に お い て も 12種 類 の ト リ ソ ミ ッ ク ス の シ リ ー ズ が 作 出 さ れ て い る (I
w a t a a n d Omura 1 9 8 4 ) .
ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利 用 し て 行 な う 遺 伝 分 析 を ト リ ソ ミ ッ ク 分 析 と い う . 従 来 , 主 と し て 標 識 遺 伝 子 に つ い て , ト リ ソ ミ ッ ク ス と の 交 雑 後 代 に お け る 分 離 の 様 式 か ら , そ の 座 釆 染 色 体 を 同 定 す る 分 析 が 行 な わ れ て き た . 現 在 , イ ネ の12の 染 色 体 の そ れ ぞ れ に 対 応 す る 連 鎖 群 ま た は 標 識 遺 伝 子 群 が 明 ら か に さ れ て い る が , ト リ ソ ミ ッ ク 分 析 が イ ネ の 連 鎖 地 図 作 成 に 果 た し た 役 割 は 大 き い ( 総 説I w a t a1 9 8 6 ) .
さらに近年, ト リ ソ ミ ッ ク ス は
RFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 す る こ と に も 使 わ れ る よ う に な っ た .S a i t o
e t a.l( 1 9 9 1
)は, ト リ ソ ミ ッ ク ス の 交 雑 後 代 におけるRFLP
マ ー カ ー の 分 離 比 が ダ イ ソ ミ ッ ク ス の 交 雑 後 代 に お け る 分 離 比 と 異 な る こ と を 利 用 し てRFLP
ク ロ ー ン4
個 の 座 釆 染 色 体 を 決 定 し た . ま た ,Y
0u n
g e t al. (1 9 8 7
)はトマトで,McCouch
et al.(1988)な ら び にSa i t o
et al.( 1 9 9 1 )
は イ ネ で , そ れ ぞ れ ト リ ソ ミ ッ ク ス の 遺 伝 子 量 効 果 を 利 用 し て ,RFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 し た .
また,一旦,
RFLP
連 鎖 地 図 が 構 築 さ れ れ ば ,RFLP
マ ー カ ー を 使 っ て 染 色 体 の 重 複 ・ 欠 失 を 遺 伝 子 量 効 果 に よ り 検 出 し 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス , 三 次 トリ ソ ミ ッ ク ス あ る い は ア ク ロ ト リ ソ ミ ッ ク ス な ど の 異 数 体 の 染 色 体 構 造 を 推 定 す る こ と も 可 能 で あ る .
本研究では, ト リ ソ ミ ッ ク ス の 遺 伝 子量 効 果 を 利 用 し て , い く つ か の
RFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 し た . ま た
RFLP
連 鎖 地 図 上 に 位置 づ け られた第
1
節 ト リ ソ ミ ッ ク ス を 利用 したRFLP
クロー ン の 座 乗 染 色 体 決 定S
ait o
e t al. (1 9 9 1
)はイネのRFLP
連 鎖 群 作 成 の 際 , ま ず , イ ネ に 期 待 さ れ る 12の 連 鎖 群 を 試 作 し た . そ の う ち の 6群は,RFLP
マ ー カ ー と 座 乗 染 色 体 既 知 の 標 識 遺 伝 子 や ア イ ソ ザ イ ム マ ー カ ー と の 連 鎖 を 指 標 に し て , 対 応 す る 染 色 体 が 決 定 さ れ た( K i s h i m o t o
et al. 1989)が , 残 り の6群 は 染 色 体 と の 対 応 関 係 が 不 明 で あ っ た . そ こ で , 本 研 究 で は , ト リ ソ ミ ッ ク ス の 遺 伝 子 量 効 果 を 利 用して,
RFLP
連 鎖 群 と 染 色 体 と の 対 応 関 係 を 調 査 し た .第1項 目 印 交 雑 ト リ ソ ミ ッ ク
F l
を 利 用 し たRFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 決 定McCouch
et al.(1988)は , イ ネ のRFLP
連 鎖 、 地 図 作 成 の 際 , イ ン ド 型 イ ネ の ト リ ソ ミ ッ ク ス に ジ ャ ワ 型 イ ネ を 交 配 し て 得 た ト リ ソ ミ ッ クF l
の 遺 伝 子 量 効 果を利用して,RFLP
連 鎖 群 と 染 色 体 と を 対 応 づ け た . 本 実 験 で も こ れ に 準 じ た 分 析 を 行 な っ た .材 料 お よ び 方 法
(1)供 試 イ ネ
日 本 型 品 種 目 本 晴 由 来 の ト リ ソ ミ ッ ク ・ シ リ ー ズ ( Iwataand Omura
1 9 8 4 )
に イ ン ド 型 品 種IR24を 交 配 し て 得 ら れ た ト リ ソ ミ ッ クF l
の シ リ ー ズ を 用 い た .ま た , イ ン ド 型 品 種IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス ( 小 川 ら 未 発 表 ) に 日 本 型 品 種 ト ヨ ニ シ キ を 交 配 し て 得 ら れ た9型 の ト リ ソ ミ ッ ク
F l
も 用 い た . こ の9型 の ト リ ソ ミックF l
は そ れ ぞ れ 染 色 体 1,5
,6
,7
,8
,9
, 10, 11お よ び 12を 過 剰 染 色 体 と す る も の で あ っ た .(2)DNAク ロ ー ン
Saito et aI. (1991)がRFLP連 鎖 地 図 作 成 に 用 い た ク ロ ー ン の中から, 日本 晴 とIR24との間,または, IR24と ト ヨ ニ シ キ と の 間 で 適 当 な 多 型 を 示 し た も の を56個 選 ん で 用 い た . さ ら に , RFLP連 鎖 地 図 に 位 置 づ け ら れ て い な い 若 干 の ク ロ ー ン ( 斎 藤 ら 未 発 表 ) も 用 い た . こ れ ら は ク ロ ー ン の 番 号 にNpbを 付 し て 表 し た . ま た , イ ン ド 型 品 種IR24の ゲ ノ ムDNAに 由 来 す る 新 た な ク ロ ー ン ( 吉 村 ら 未 発 表 ) に つ い て も い く つ か を 本 実 験 に 供 し た . こ れ ら は ク ロ ー ン の 番 号 にKyを 付 し た . 以 上 を 一 括 し てTable1・1・1に示した.
(3)サ ザ ン ハ イ プ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン
供 試 イ ネ か ら のDNA抽出は, CTAB(臭 化 セ チ ル ト リ メ チ ル ア ン モ ニ ウ ム ) を 利 用 し た 方 法(Murrayand Thompson 1980, Rogers and Bendich 1988)に 準 じ
て 行 な っ た . 抽 出 し たDNAは, 9種 類 の 制 限 酵 素BamHI, BglII, DraI, EcoRI,
EcoRV, HindIII, SacI, ScaIお よ びXbaIの い ず れ か に よ っ て 消 化 し た 後 , 各 レーン2μgずつ0.8%ア ガ ロ ー ス ゲ ル 電 気 泳 動 に か け , ナ イ ロ ン メ ン プ ラ ン に 固 定 し た . プ レ ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 処 理 に は4XSSPE,l%SDS, 0.5%ス キムミルク, 0.5mg/ml Herring DN A, 50%ホ ル ム ア ミ ド を 含 む 緩 衝 液 を 用 い た . 処 理 温 度 は42
o C
, 処 理 時 間 は2時 間 な い し 一 晩 と し た . プ レ ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 後1 ラ ン ダ ム プ ラ イ マ 一 法 (Feinberg and Vogelstein 1983)により 32p‑dCTPで 標 識 し たDNAク ロ ー ン を プ ロ ー プ と し て , ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 処 理 を 行 な っ た . 処 理 温 度 は420C, 処 理 時 間 は6時 間 な い し一晩 と し た . ハ イ プ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 後 の 洗 浄 は , 420Cの0.2%SDSを含む 6X SSCで30分2回, 0.2%SDSを含む2XSSCで60分1回 と し た . た だ し , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 での シ グ ナ ル の 弱 い プ ロ ー プ を 用 い た 場 合 に は , O.2%SDSを含む2X SSCで の 洗
Tab1e 1‑1‑1. Chromosoma1 assignment of RFLP c10nes by
七risomic gene dosage ana1ysis Chromosome RFLP c10ne (Npb) 1)
l 54 96 130 147 252 314 802) Ky33)
2 42 58 223 227 250 349 3 48 51 173 249 392
4 114 120 203 311 722) Ky43)
5 105 139 292 297
6 12 135 172 209 342 832) Kyl13)
7 20 22 117 338 502)
8 126 278 397 398 684)
9 13 36 47 108 Ky73)
10 37 127 291 333 685) 896)
11 44 52 78 183 189 12 88 124 148 193 336
1) RFLP c10nes mapped on the RFLP 1 inkage map (Sai to et al.
1991) .
2) Unmapped clone (Saito et al . unpublished).
3) New c10ne (Yoshimura et al. unpub1ished).
4) By dosage analysis in Nipponbare hybrid trisomics alone.
5) By dosage analysis in工R24 hybrid trisomics alone.
6) 工ndica alle1e of工R24 hybrid七risomics for chromosome 10 was missing probab1y due to de1E~tion of a DNA segment.
SDSを含む2XSSCで30分2回 お よ び60分 l回 の 洗 浄 を 行 な っ た . 洗 浄 後 の ナ イ ロ ン メ ン プ ラ ン は オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 用 の カ セ ッ ト に 増 感 紙 , X線 フ ィ ル ム と ともに装填し, ‑80tで3日 な い し は し 2週 間 感 光 さ せ て オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム をとった.
(4)遺 伝 子 量 効 果 の 検 出
日 本 型 品 種 目 本 晴 由 来 の ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド 型 品 種IR24を 交 配 し て 得 ら れ た ト リ ソ ミ ッ クFlの 場 合 , 過 剰 染 色 体 部 分 で は , 日 本 晴 由 来 のDNAと IR24由来のDNAとが2:1の 割 合 で 存 在 す る . 従 っ て , そ の 過 剰 染 色 体 に 座 乗 す
るRFLPク ロ ー ン を 用 い て サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン を 行 な う と , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 の 日 本 晴 型 の バ ン ド と IR24型 の バ ン ド と の シ グ ナ ル 量 の 比 が 2: 1に な る と 期 待 さ れ る . 一 方 , RFLPク ロ ー ン が 過 剰 染 色 体 に 座 乗 し な い と
き に 期 待 さ れ る 日 本 晴 型 の バ ン ド とIR24型 の バ ン ド と の シ グ ナ ル 量 の 比 は1:1 で あ る . そ こ で , こ の 日 本 晴 型 の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 の 相 対 的 な 差 を オ ー ト ラジオグラム上に見出すことにより, RFLPク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 し た . イ ン ド 型 品 種IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス に 日 本 型 品 種 ト ヨ ニ シ キ を 交 配 し て 得 た
トリソミックFlを 用 い た 場 合 も 同 様 に し た .
結 果 お よ び 考 察
本 研 究 で 用 い たDNAクローンは,主として, Saito et al. (1991)が イ ン ド 型 品種Kasalathと 日 本 型 標 識 遺 伝 子 系 統FL134と の 聞 にRFLPを見出して連鎖、地 図 作 成 に 利 用 し た も の で あ る . 本 研 究 で は , イ ン ド 型 品 種 にIR24を用い,ま た , 日 本 型 イ ネ に は 様 々 の 品 種 お よ び 系 統 を 用 い た の で , 実 験 に 先 立 っ て ,
ては日本晴とIR24と の 問 で も 多 型 が 見 出 さ れ た が , 残 り 25個 で は 見 出 さ れ な かった.本項では, RFLPの 見 出 さ れ た147個 の ク ロ ー ン の 中 か ら , 主 と し て ,
シ ン グ ル コ ピ ー の も の を56個 選 ん で 用 い た .
本 項 の 結 果 の 一 例 をFig. 1・1・1に示した.これは日本晴, IR24, ダ イ ソ ミ ツ クFl, お よ び , 日 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス にIR24を 交 配 し て 得 ら れ た12型のト リソミツク FlのDNAを 制 限 酵 素EcoRVで 消 化 し て 各 レ ー ン に 配 し , RFLPクロ ーンNpb126を プ ロ ー プ と し て ハ イ ブ リ ダ イ ズ さ せ て 得 ら れ た オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム で あ る . 本 例 で は , 染 色 体8を 過 剰 染 色 体 と す る ト リ ソ ミ ッ ク Flの レ ー ン に お い て , 日 本 晴 型 の バ ン ド の シ グ ナ ル の 量 がIR24型 に 比 べ て 増 加 し て い た . よって, RFLPクローンNpb126は 染 色 体8に 座 乗 す る と 同 定 さ れ た . 同 様 に し て , 各 染 色 体 ご と に4個 か ら 6個 , 合 計56個 のRFLPク ロ ー ン に つ い て 座 乗 染 色 体 を 同 定 し た . 結 果 はFig.1・1‑2に ま と め て 示 し た .
本 実 験 に よ り , 染 色 体1,5, 7, 8, 9, 10に 対 応 す るRFLP連 鎖 群 が 新 た に 判 明 し た . ま た , 標 識 遺 伝 子 等 を 指 標 に し て , 対 応 す る 染 色 体 が 決 定 ま た は 推 定 さ れ て い たRFLP連 鎖 、 群 に つ い て も , そ の 結 果 を 再 確 認 す る こ と が で き た . 以 上 の 結 果 に よ り , イ ネ の12の 染 色 体 の そ れ ぞ れ に 対 応 す る 連 鎖 群 が す べ て 明らかになった.さらに, RFLP連 鎖 地 図 上 に 位 置 づ け ら れ て い な いNpb50, Npb72, Npb80, Npb83, Ky3, Ky4, Ky7お よ びKy11の 合 計8個 の ク ロ ー ン
に つ い て も 座 乗 染 色 体 を そ れ ぞ れ 推 定 す る こ と が で き た .
本実験の目的は, K i s h i m 0 t 0 e t al. ( 1 9 8 9 )の試作した 12のRFLP連 鎖 群 と イ ネの12の 染 色 体 と の 対 応 関 係 を 明 ら か に す る こ と で あ っ た . こ れ ら 12のRFLP 連鎖、群のうち, 6群 に つ い て は 座 乗 染 色 体 既 知 の 標 識 遺 伝 子 や ア イ ソ ザ イ ム
マ ー カ ー を 指 標 に し て , 染 色 体2,3,4,6,11, 12と の 対 応 関 係 が 決 定 さ れ ていた(Fig.1・1・2参 照 ) が , 本 実 験 の 結 果 , 染 色 体4の連 鎖 群は 染 色 体7の連 鎖 群 と 誤 り 結 ば れ て 1連 鎖 群 を 形 成 し て い た こ と が 明 ら か に な っ た . ま た , 染 色 体 と の 対 応 関 係 の 決 定 さ れ て い な か っ た6群のうち, 5群 は 本 実 験 で そ れ ぞ
PIP2 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112
Fig. 1‑1‑1. An autoradiogram showing the gene dosage effec七 in Nipponbare hybrid trisomics. An RFLP clone Npb126 was assigned七o chromosome 8 as エndicated by 七he increased signal for the Japonica allele in七riplo 8. DNAs were diges七ed wi七h EcoRV. Pl: Japonica diploid paren七 Nipponbare
,
P2 : 工ndica diploid parent,
IR24,
0: a hybrid disomics as 七he con七rol.Each figure represen七S 七he ex七ra chromosome of hybrid七risomics (lanes 1‑12).
4
2 3 5 6 7 8 9 10 11 12
250 chl‑l 203 292 209 Rc 278 rDlDl 78 193
338 20
96 36 日山
内 行 列
3 .
2
139 124‑1
48
42 398 47 88
336
E.t‑2
・
11:311 117 44
252 249
126 13 108 397 ‑ Ky7
Sdh‑l .P
105 22 183 172 .... 50 58 114
127 148
314 227 120
Ph 189
52 51 19 12
Lap 刀
一
M 4一
2
0J
q d
297
223 349
135 342 147
130‑1
トー.. ト......
I10cM
83
‑Ky11 ..;.. i 73
十
54‑ 80
‑Ky3
Fig. 1‑1‑2. RFLP markers assigned to their respec七ive chromosomes by七risomic gene dosage analysis. The prefix XNpb are omitted. 50
,
72,
80 and83 are unlocated clones (Sai七o et al. unpublished). Ky3
,
Ky4,
Ky7 and Kyll are new genomic clones (Yoshimura et al. unpublished).れ 染 色 体
1
,5
,8
,9
,1 0
に 対 応 づ け ら れ た が , 残 り の1
群 は 染 色 体4
に 対 応 す る こ と が 分 か っ た . 従 っ て , 染 色 体4
に は 独 立 の2RFLP
連 鎖 群 が 対 応 し て い た こ と が 判 明 し た . さ ら に , 染 色 体7については, Saito et al. (1991)の連鎖群と は独立に ,XNpb50‑XNpb178な る 連 鎖 群 ( 斎 藤 ら 未 発 表 ) が 見 出 さ れ た . 以 上のことから,RFLP
連 鎖 地 図 は 多 数 の マ ー カ ー を 有 す る も の の , 連 鎖 関 係 の み に 依 存 し た 連 鎖 群 の 形 成 に は 限 界 が あ る こ と , ま た ,RFLP
連 鎖 地 図 に ま だ 拡 充 の 余 地 の あ る こ と が 推 察 さ れ た .近 年 , イ ネ に お い て も 組 換 自 殖 系 の 集 団 に よ る
RFLP
連 鎖 地 図 が 整 備 さ れ(Tsunematsu et al.
1 9 9 3
, Xiao et al. 1995),新 た なRFLP
ク ロ ー ン の 座 位 を 決 定 す る こ と も 容 易 に な っ た . しかし,RFLP
連 鎖 地 図 が イ ネ の ゲ ノ ム 全 領 域 に 対 応 で き て い る か ど う か は ま だ 明 ら か で な い の で , 既 存 の 連 鎖 地 図 に 位 置 づ けられているRFLP
ク ロ ー ン と の 聞 に 連 鎖 の 検 出 さ れ な いRFLP
ク ロ ー ン の 見 出 さ れ る 可 能 性 は ま だ 残 さ れ て い る . こ の よ う なRFLP
ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 す る の に , 本 項 で 述 べ た , 遠 縁 交 雑 に よ る ト リ ソ ミ ッ クF l
の 遺 伝 子 量 効 果 を 利 用 し た 方 法 は 有 用 で あ る と 考 え ら れ る .な お , 日 本 型 品 種 目 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ・ シ リ ー ズ に イ ン ド 型 品 種
IR24
を 交 配 し て 作 出 し た ト リ ソ ミ ッ クF l
の シ リ ー ズ は い ず れ も 日 本 晴 の ト リ ソ ミックスよりも生育旺盛で, DNA抽 出 用 の 成 葉 の 採 取 は 容 易 で あ っ た . これは 遠 縁 交 雑 後 代 に 見 ら れ る 雑 種 強 勢 で あ る と 考 え ら れ た . ま た , 過 剰 染 色 体 の 種 類 に よ る 植 物 体 の 形 態 的 特 徴 は 概 ね 日 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス の シ リ ー ズ に 一 致 し た の で , 分 離 集 団 か ら の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 選 抜 は こ れ に よ っ た . 過 剰 染 色 体 の 種 類 に よ る ト リ ソ ミ ッ ク ス の 形 態 的 特 徴 は , 日 印 交 雑 に よ っ て も , 基 本 的 に は 変 化 し な い と 考 え ら れ た .
本 研 究 で は , 日 本 型 品 種 日 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド 型 品 種
IR24
を交F l
を利用した. こ れ ら 両 方 の ト リ ソ ミ ッ クF l
を 用 い て 座 乗 染 色 体 の 決 定 を 行 な っ た 際 に , い く つ か のRFLPク ロ ー ン に つ い て は , 以 下 に 述 べ る よ う な 相 違 が見出された.染 色 体1では, Npb96, Npb252, Npb147お よ びNpb54の4クローンについて,
日 本 型 品 種 目 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド 型 品 種IR24を 交 配 し て 得 ら れ た トリソミツク
F l
の シ リ ー ズ , な ら び に , イ ン ド 型 品 種IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス に 日 本 型 品 種 ト ヨ ニ シ キ を 交 配 し て 得 ら れ た9型 の ト リ ソ ミ ッ クF l
の 両 方 を 用 い て , 座 乗 染 色 体 の 決 定 を 行 な っ た . 日 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス にIR24を 交 雑し て 得 ら れ た ト リ ソ ミ ッ ク
F l
を 用 い た 場 合 に は 4ク ロ ー ン と も に , 染 色 体1 に 関 し て 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ た が , IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス に ト ヨ ニ シ キ を 交 雑 し て 得 ら れ た ト リ ソ ミ ッ クF l
を用いたときには, Npb96とNpb252とで 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ な か っ た . こ れ はIR24の 染 色 体1の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 に 欠 失 が 起 こ っ て い る た め で あ る と 考 え た .染 色 体11では, Np b78および、Npb44について, IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス に ト ヨ ニ シ キ を 交 雑 し て 得 ら れ た ト リ ソ ミ ッ ク
F l
を3個 体 用 い て 遺 伝 子量効 果 の 検 出 を 行 な っ た が , こ の 中 の1個体は, Npb44を プ ロ ー ブ と し た 場 合 に , 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ な か っ た . こ れ はIR24の 染 色 体11に 関 す る ト リ ソ ミ ッ ク スに 欠 失 の あ る 過 剰 染 色 体 を 有 す る も の が 存 在 す る た め で あ る と 考 え ら れ た . また, Np b68に つ い て は , 日 本 晴 の ト リ ソ ミ ッ ク ス 由 来 の ト リ ソ ミ ッ ク
F l
を 用 い た 場 合 は 染 色 体8に, IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス 由 来 の ト リ ソ ミ ッ ク
F l
を用 い た 場 合 は 染 色 体10に , そ れ ぞ れ 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ た . IR24の 染 色 体8に 関 す る ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 に 欠 失 が あ り , そ の 一 方 で , 染 色 体10
に 関 す る ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 に 染 色 体8の 一 部 が 転 座 し て い た と す れ ば , こ の よ う な 結 果 の 得 ら れ る 可 能 性 が あ る .
さらに, IR24の 染 色 体10に関する ト リ ソ ミ ッ ク ス 由 来 の ト リ ソ ミ ッ ク
F l
は, 染 色 体10に 座 乗 す るNpb89をプロ ー ブ と し た 場 合に, IR24型 の バ ン ド が オ ート ラ ジ オ グ ラ ム 上 に 現 れ な か っ た . こ れ は , 染 色 体10に 関 す る IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 染 色 体 か ら , Npb89に 相 当 す る DNA配 列 が 欠 失 し て い る た め で あ る と 考 え ら れ た .
第2項 RFLPを 示 さ な いDNAク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 決 定
Young et al. (1987)は ト マ ト のRFLP連 鎖 地 図 を 作 成 す る た め のDNAク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 純 系 の ト リ ソ ミ ッ ク ス を 用 い て 決 定 し た . そ の 際 , トリソ ミ ッ ク ス の 遺 伝 子 量 効 果 を 検 出 す る た め に , 以 下 の よ う な 方 法 を と っ て い る . す な わ ち , 別 の 染 色 体 に 座 乗 し , か つ , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 で の バ ン ド の 位 置 の 異 な る ク ロ ー ン を 数 個 , 同 時 に サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン に 供 し ,
あるDNAク ロ ー ン に 由 来 す る バ ン ド の シ グ ナ ル 量 の 変 化 を , 別 のDNAク ロ ー ン に 由 来 す る バ ン ド の シ グ ナ ル 量 を 指 標 に し て 見 出 す 方 法 で あ る . 本 項 で は , こ の 方 法 に 準 じ , 前 項 で 述 べ た ト リ ソ ミ ッ ク スFlの 両 親 で あ る 日 本 型 品 種 目 本 晴 あ る い は ト ヨ ニ シ キ と イ ン ド 型 品 種IR24と の 間 で 多 型 を 示 さ な いDNAク
ロ ー ン に つ い て , 座 乗 染 色 体 の 決 定 を 行 な っ た .
材 料 お よ び 方 法
(1)供試イネ
イ ン ド 型 品 種IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス ( 小 川 ら 未 発 表 ) に 日 本 型 品 種 ト ヨ ニ シ キ を 交 配 し て 得 ら れ た9型 の ト リ ソ ミ ッ クFlを 用 い た . こ の9型 の ト リ ソ ミ ッ 夕 刊 は そ れ ぞ れ 染 色 体1,S, 6, 7, 8, 9, 10, 11お よ び12を 過 剰 染 色 体 と す る も の で あ っ た .
(2)DNAク ロ ー ン
IR24と ト ヨ ニ シ キ と の 問 でRFLPの 手 会 出 さ れ な か っ た ク ロ ー ン あ る い は 制 限 酵 素 と ク ロ ー ン と の 組 合 せ を 利 用 し た . い ず れ も , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 の バ ン ド の 位 置 が 互 い に 重 な ら な い よ う に ク ロ ー ン を 2個選択し, こ れ を 混 合 し て 標 識 し , サ ザ ン ハ イ プ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン に 供 し た .
(3)サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン は 前 項 に 準 じ た .
(4)遺 伝 子 量 効 果 の 検 出
イ ネ は 二 倍 体 で あ る の で , あ るDNAク ロ ー ン に 相 当 す るDNA量 を2とすると,
ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 に 座 乗 す るDNAク ロ ー ン に 相 当 す るDNA量 は3で ある.従って, ト リ ソ ミ ッ ク ス よ り DNAを抽出し, DNAク ロ ー ン を プ ロ ー ブ と し て サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン を 行 な っ た 場 合 , そ のDNAク ロ ー ン が 過 剰 染 色 体 に 座 乗 す る な ら ば オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 に 期 待 さ れ る バ ン ド の シ グ ナ ル 量 は3 座 乗 し な い な ら ば2で あ る . そ こ で , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 で , 選 択 し た2個 のDNAク ロ ー ン に 由 来 す る2種 類 の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 を 同 一 レ ー ン 内 で 相 互 に 比 較 し , バ ン ド の シ グ ナ ル 量 の 相 対 的 な 差 を 見 出 す こ と
により, ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 に 起 因 す る 遺 伝 子 量 効 果 を 検 出 し た .
結 果 お よ び 考 察
本 項 の 結 果 の 一 例 をFig.1・1‑3に 示 し た . こ れ はIR24, トヨニシキ,および,
IR24の ト リ ソ ミ ッ ク ス に ト ヨ ニ シ キ を 交 配 し て 得 た9型 の ト リ ソ ミ ッ ク Flの DNAを 制 限 酵 素HindIIIで 消 化 し て 各 レ ー ン に 配 し , DNAク ロ ー ンNpb25(上)
とNpb27(下 ) と を 併 せ て プ ロ ー プ と し て , ハ イ ブ リ ダ イ ズ さ せ て 得 ら れ た オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム で あ る . 本 例 で は , Npb25とNpb27と の バ ン ド の シ グ ナ ル量の
Pl P2 1 6 5 12 7 B 9 10 11
RJ
司︐ 内
︐ 島 内
4
b b
p p
N N
Fig. 1‑1‑3. An autoradiograrn showing七he gene dosage effec七 in IR24 hybrid trisornics. DNA clones Npb25 and Npb27 were assigned七o chrornosomes 5 and 6 respec七ively as indica七ed by七he increased signals. DNAs were diges七ed with HindIII. Pl: Indica diploid paren七,
IR24
,
P2: Japonica diploid paren七 Toyonishiki.Each figure represen七S 七he ex七ra chrornosorne of hybrid trisornics.
比 を レ ー ン ご と に 比 較 す る と , 染 色 体5を 過 剰 染 色 体 と す る ト リ ソ ミ ッ ク Flの レーンにおいて, Np b25の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 に 増 加 が 認 め ら れ た . よ っ て ,
Npb25は 染 色 体5に 座 乗 す る こ と が 判 明 し た . ま た , Npb27は 染 色 体6を 過 剰 染 色 体 と す る ト リ ソ ミ ツ ク Flの レ ー ン に シ グ ナ ル 量 の 増 加 が 認 め ら れ , 染 色 体6に 座 乗 す る こ と が 判 っ た . 同 様 に し て , Npb121お よ びNpb88も , そ れ ぞ
れ 染 色 体 lお よ び 染 色 体12に 座 乗 す る こ と が 確 認 さ れ た(Table1‑1・2).
こ れ ま で , イ ネ のRFLP連 鎖 地 図 作 成 に 当 た っ て は , RFLPを 検 出 し や す い よ う に 日 印 交 雑 の 後 代 を 用 い て い る が , そ れ で も , ゲ ノ ミ ッ ク ラ イ ブ ラ リ ー か ら 選 抜 し た ク ロ ー ン の 中 に は , RFLPの 検 出 さ れ な い も の が 多 く 含 ま れ る .
Yano et al. (1990)は ,Pst 1ゲ ノ ミ ッ ク ラ イ ブ ラ リ ー か ら 選 抜 し た ク ロ ー ン に つ い て , 日 本 型 標 識 遺 伝 子 系 統FL134お よ び イ ン ド 型 品 種KasalathのDNAと4
種 類 の 制 限 酵 素 と の 組 合 せ でRFLPの 検 出 を 行 な っ た 結 果 , オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム 上 に バ ン ド の 現 れ る472クローンの内, 210ク ロ ー ン がRFLPを 示 さ な か っ た と 報 告 し て い る . 現 在 の と こ ろ , こ の よ う な ク ロ ー ン は 連 鎖 地 図 作 成 に 用 い る こ と が で き な い が , 近 年 , 栽 培 稲 と 野 生 稲 と の 交 雑 後 代 を 用 い たRFLP連 鎖 地図(Huangand Kochert 1994, Jena et al. 1994, Causse et al. 1994)が 作 成 さ れ て い る よ う に , 連 鎖 地 図 作 成 の 材 料 も 多 様 化 し て い る の で , 今 後 , 日 印 間 でRFLPの 見 ら れ な い ク ロ ー ン で も 栽 培 稲 と 野 生 稲 と で は 新 た にRFLPが 見 出 さ れ , 連 鎖 、 地 図 作 成 の マ ー カ ー た り 得 る こ と も 考 え ら れ る . こ の よ う な 場 合 に は ? 本 項 で 述 べ た 方 法 で ク ロ ー ン の 座 乗 染 色 体 を 決 定 す る こ と が 有 効 で あ る . な お , 異 数 性 半 数 体 や テ ト ラ ソ ミ ッ ク ス 等 の 遺 伝 子 量 効 果 の 大 き い 異 数 体 を 利 用 す れ ば RFLPを 示 さ な い ク ロ ー ン の 座 釆 染 色 体 を 更 に 簡 明 に 決 定 す る こ と が で き る(Wan g e t al. 1995). また, RFLPが 不 安 で あ る の で , 純 系 の 異 数 体 に お い て 遺 伝 子 量 効 果 を 検 出 し そ の 染 色 体 の 重 複 ・ 欠 失 を 推 定 す る 際 に も , こ の 方 法 は 有 効 で あ る と 考 え ら れ る .
Tab1e 1‑1‑2. Chromosoma1 assignment of monomorphic c10nes by trisomic gene dosage ana1ysis identified by "within‑1ane" comparison between the hybridiza七ion signa1s of different size derived from respective DNA c10nes
Chromosome
14Rd広U門ノι
司 ム
C10ne (Npb) 121
25 27 88
第2節 RFLPを 利 用 し た 異 数 体 の染 色体構 造の推 定
第1節では, ト リ ソ ミ ッ ク ス の 遺 伝 子 量 効 果 を 利 用 し てRFLPクロ ーンの座 乗染色体を決定し, RFLP連 鎖 群 と 染 色 体 と の 対 応 関 係 を 明 ら か に し た が , 一 旦, RFLP連 鎖 地 図 が 構 築 さ れ れ ば , 逆 に , RFLPマ ー カ ー を 使 っ て 染 色 体 の 重 複 ・ 欠 失 を 遺 伝 子 量 効 果 に よ り 検 出 し , 異 数 体 や 染 色 体 構 造 変 異 体 の 染 色 体 構 造 を 推 定 す る こ と も 可 能 で あ る と 考 え ら れ る . 本 節 で は , 若 干 の 異 数 体 について, RFLPを 利 用 し た 分 析 を 行 な っ た の で , そ れ に つ い て 述 べ る . な お , 本 節 で は , 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 等 , 他 の 種 類 の ト リ ソ ミ ッ ク ス と の 区 別 を 明 確 に す る た め に , こ れ ま で 単 に ト リ ソ ミ ッ ク ス と 称 し て き た も の に つ い て , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス の 語 を 用 い る こ と に す る .
第1項 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス の 交 雑 後 代 に 出 現 し た 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 について
染 色 体8を 過 剰 染 色 体 と す る 日 本 型 品 種 日 本 晴 の 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド型品種IR24を 交 配 し て 得 ら れ たFl個 体 群 の 中 に , 染 色 体8の 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlとは形態、のやや異なる変異体が 1個 体 出 現 し た . 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlに比 べ 草 丈 は 低 く , 穂 、 は 小 さ く , 粒 は や や 小 さ く , 全 体 的 に 見 て や や 小 型 で あ っ
た . ま た , 葉 の 捲 き 方 の 程 度 が や や 大 き く 種 子 稔 性 は 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFl が約38%で あ っ た の に 対 し , 変 異 体 は 約6%で あ っ た . そ こ で こ の 変 異 体 に つ い て , 減 数 分 裂 第 一 中 期 に お け る 染 色 体 観 察 を 行 な う と と も に , RFLP分 析 を行な っ て 遺 伝 子量効 果 を 検 出 し , 通 常 の一次 ト リ ソ ミ ッ クFlと比較 した.
材 料 お よ び 方 法
(1)供試イネ
染 色 体8を 過 剰 染 色 体 と す る 日 本 型 品 種 目 本 晴 の 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド型品種1R24を 交 配 し て 得 ら れ たFlに 出 現 し た 変 異 体 , お よ び , 同 交 配 で 得 ら れ た 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlを供試した.
(2)DNAクローン
Saito et al. (1991)のRFLP連 鎖 地 図 で 染 色 体8の 連 鎖 群 に 所 属 す るRFLPクロ ーンを 12個 用 い た . 配 列)1¥買にこれを示すと, Npb278, Npb68, Npb330,
Npb38, Npb41, Npb104, Npb369, Npb398, Npb126, Npb187, Npb56お よび、Npb397である.
(3)サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン , (4)遺 伝 子 量 効 果 の 検 出 は 本 章 第1節 第1項 に準じた.
(5)染 色 体 観 察
ア セ ト カ ー ミ ン 押 し 潰 し 法 に よ っ た .
結 果 お よ び 考 察
ま ず , 今 回 出 現 し た 変 異 体 , お よ び , 染 色 体8を 過 剰 染 色 体 と す る 一 次 トリ ソ ミ ッ 夕 刊 の 減 数 第 一 分 裂 中 期 に お け る 染 色 体 観 察 を 行 な っ た . そ の 結 果 は
Table 1‑2‑1 に ま と め た . 変 異 体 は 染 色 体 数 が25で あ っ た の で トリソミック
tサ ー.....
Table 1‑2‑1. Chromosomal configuration a七 me七aphase 1 in七he hybrid primary
七risomics for chromosome 8 and a related varian七 a secondary‑
trisomic like plan七
Chromosome conf工guration a七 mataphase 1 Number of cells 1111 + 1111 1211 + 11 observed
Primary trisomics 27 (52宅) 25 (48毛) 52
Varian七 13 (32毛) 28 (68宅) 41
た が , そ の 頻 度 に は 違 い が 見 ら れ た . す な わ ち , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク Flで は 1111+1111が52%,1211+11が48%で あ っ た が , 変 異 体 で は そ れ ぞ れ320/0,68%
で あ っ て , 三 価 染 色 体 の 形 成 頻 度 が 低 く , 一 価 染 色 体 の 形 成 頻 度 が 高 く な っ て い た . こ の こ と か ら , 今 回 出 現 し た 変 異 体 で は , 過 剰 染 色 体 の 構 造 に 何 ら か の 変 化 の 生 じ て い る こ と が 推 察 さ れ た .
次 に , こ の 変 異 体 に つ い てRFLP分 析 を 行 な っ た . 結 果 は Fig. 1‑2‑1にまと め て 示 し た . 右 側 に 示 し た オ ー ト ラ ジ オ グ ラ ム は , 日 本 晴 , IR24,ダイソミ ツクFl, 染 色 体8に 関 す る 一 次 ト リ ソ ミ ッ 夕 刊 な ら び に 今 回 出 現 し た 変 異 体 を 各レーンに配し, RFLPクローンNpb369お よ びNpb398を プ ロ ー ブ と し て 得 た サ ザ ン ハ イ プ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン の 結 果 で あ る .
Npb369を プ ロ ー プ と し た 場 合 , 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlの レ ー ン で は 日 本 晴 型 の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 に 増 加 が 認 め ら れ た が , 変 異 体 の レ ー ン で は , 日 本 晴 型 の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 が , 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlに 期 待 さ れ る シ グ ナ ル 量 よ
りも,著しく増加していた.これと同様の結果が ]~pb278 , Npb68, Npb330, Npb38, Npb41お よ びNpb104に つ い て も 得 ら れ た .
一方, Npb398を プ ロ ー プ と し た 場 合 , 一 次 ト リ ソ ミ ッ クFlの レ ー ン で は Npb369の 場 合 と 同 じ く , 日 本 晴 型 の バ ン ド の シ グ ナ ル 量 に 増 加 が 認 め ら れ た が , 変 異 体 の レ ー ン で は こ の よ う な シ グ ナ ル 量 の 変 化 は 認 め ら れ ず , ダ イ ソ ミック Flと 同 じ 結 果 で あ っ た . こ れ と 同 様 の 結 果 がNpb126,Npb187, Npb56および、Npb397についても
f
尋られた.以 上 の 結 果 か ら , 今 回 出 現 し た 変 異 体 の 過 剰 染 色 体 に は , 重 複 と 欠 失 と が 存 在 す る と 考 え ら れ た . こ れ を RFLP連 鎖 地 図 上 で 表 す と , 重 複 部 分 は XNpb278‑XNpb68・l‑XNpb330‑XNpb38‑XNpb41‑XNpbl04‑
X Npb369の 領 域 で あ り , 欠 失 部 分 はXNpb398‑XNpb126‑XNpb187‑
8
278 68‑1
330 38 41
104
369 398126 187
V
T
D
Qd η
画 ︑
J11
3h
b P N
Npb~~98
Pl P2 D T V
Pl: Nipponbare P2: 工R24
I 0 I
cM D disomic Fl56 T hybrid七riplo 8
397 v varian七
Fig. 1‑2‑1. RFLP gene dosage analysis of a variant: a secondary一七risomic like plan七 for chromosome 8. RFLP clones used in this s七udy are shown by the
locus name without XNpb.
仁コ
no dosage effect‑ 圃
more increased dosage effec七今 回 出 現 し た 染 色 体8に 関 す る 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 は , 同 染 色 体 に 関 す る 日 本 型 品 種 日 本 晴 の 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド 型 品 種IR24を 交 配 し て 得られたFlに 偶 発 し た も の で あ っ た . そ の 後 , 同 様 の 交 配 を 行 な っ て 反 覆 実 験を試みたところ,
1 1 6
個 体 のFlの 中 に 同 様 の 変 異 体 が1
個 体 出 現 し た . こ れ のRFLP
分 析 を 行 な っ た と こ ろ , 染 色 体8
に 関 す る 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 に 一 致 す る 結 果 が 得 ら れ た . こ の こ と か ら , 染 色 体8に 関 す る 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 は , 同 染 色 体 に 関 す る 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス の 後 代 に , 一 定 の 割 合 で 出 現 す る 可 能 性 の あ る こ と が 考 え ら れ た .Belling and Blakeslee (1924)は , シ ロ パ ナ ヨ ウ シ ュ チ ョ ウ セ ン ア サ ガ オ に お い て , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス の 後 代 よ り 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス を 得 て い る の で , 今 回 出 現 し た 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 が 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス で あ る 可 能 性
は 高 い . 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に は 特 異 的 な 染 色 体 対 合 像 が 知 ら れ て い る ( Khush 1973 ) の で , 今 回 出 現 し た 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 が 二 次 ト リ ソ ミ
ッ ク ス で あ る こ と を 確 認 す る た め に は , 今 後 , 染 色 体 対 合 像 の 観 察 が 必 要 で ある.
第
2
項 染 色 体1 1
に関する4
型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス のRFLP
分 析1 w a t a e t al. ( 1 97 0 ) は , 日 本 型 イ ネ を 用 い て , 同 質 三 倍 体 な ら び に 相 互 転 座 ヘ テ ロ 個 体 の 後 代 よ り , イ ネ に 期 待 さ れ る 12型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス を 成 熟 期 の 形 態 的 特 徴 に よ っ て 分 離 ・ 同 定 し , そ れ ぞ れ に ア ル フ ア ベ ッ ト の 一 文 字 を 冠 してA‑‑‑L型 と 名 づ け た . しかし,その後, Kurata et al. (1981)は こ れ ら の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 過 剰 染 色 体 の 同 定 を 行 な い , G型 1型 J型 お よ びK型 の4型 が , い ず れ も 染 色 体11を 過 剰 染 色 体 と し て い る こ と を 見 出 し た . し か し , 同
行 な い , 遺 伝 子 量 効 果 を 検 出 す る こ と に よ っ て 過 剰 染 色 体 の 構 造 を 調 査 し た . ここで, 1 w a t a e t al. ( 1 970)の記載に従って, 0型, 1型, J型 お よ びK型 の4型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 形 態 的 特 徴 を 述 べ れ ば , 以 下 の よ う で あ る .
G型 : や や 濃 緑 葉 , 出 穂 、 晩 , 籾 や や 粗 剛 , 輝 黄 色 粒 , 脱 粒 易 高 稔 性 で ダ イ ソ ミ ッ ク ス か ら の 判 別 困 難 .
I型 : 草 丈 低 , 出 穂 晩 .
J型 : や や 細 稗 , 黄 褐 着 色 稗 , 出 穂 後 葉 身 に 褐 斑 を 生 ず る .
K型 : 草 型 ほ ぼ 正 常 で ダ イ ソ ミ ッ ク ス か ら の 判 別 困 難 , 出 穂 、 や や 晩 .
材料および、方法
(1)供 試 イ ネ
日 本 型 品 種 愛 国 の 同 質 三 倍 体 に 由 来 す る G型'. 1型 J型 お よ びK型 の4型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス に イ ン ド 型 品 種IR24を 交 配 し て 得 ら れ た そ れ ぞ れ の 型 の ト
リソミックFlを 供 試 し た .
(2)DNAクローン
S ai to e t al. ( 1991 )のRFLP連 鎖 地 図 で 染 色 体11の 連 鎖 群 に 所 属 す るRFLPク ロ ー ン の う ち , 愛 国 とIR24と の 間 で 適 当 な 多 型 を 示 し た10個 を 用 い た . 連 鎖 地 図 で の 配 列 順 に こ れ を 示 す と Npb389,Npb78, Npb85, gmZ410, Npb202,
Npb44, Npb183, Npb205, Npb189お よ びNpb52で あ っ た .
(3)サ ザ ン ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン は 第1章に, (4)遺 伝 子 量 効 果 の 検 出 は 本 章 第1節 第1項 に 準 じ た .
結 果 お よ び 考 察
愛国, IR24, ダ イ ソ ミ ッ ク Flお よ び2個 体 ず つ のG型 1型 J型, K型 の 各 トリソミツク Flを 各 レ ー ン に 配 し , RFLPク ロ ー ンNpb78,Npb202お よ び Npb44を ハ イ ブ リ ダ イ ズ し て 得 た 結 果 を Fig. 1‑2‑2に 示 し た . 以 下 , ク ロ ー ン 毎 に 結 果 を 述 べ る .
(l)Npb78
G型 の レ ー ン で は , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に 期 待 さ れ る 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れたが, 1型 お よ びK型 で は 検 出 さ れ な か っ た . さ ら に , J型 で は 一 次 ト リ ソ ミ
ッ ク ス に 期 待 さ れ る よ り も 過 剰 な 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ た . Npb389, Npb85および、gmZ410で も 同 様 の 結 果 が 得 ら れ た .
(2)Npb202
G型 の レ ー ン で は , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に 期 待 さ れ る 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ た が , 残 り のI型 J型 お よ びK型 で は 検 出 さ れ な か っ た . Np b202以 外 に 同 様 の 結 果 の 得 ら れ た ク ロ ー ン は な か っ た .
(3)Npb44
G型, 1型 お よ びK型 の レ ー ン で は , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に 期 待 さ れ る 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 さ れ た が , J型 で は 検 出 さ れ な か っ た . Npb183, Npb205, Npb189および、Npb52で も 同 様 の 結 果 が 得 ら れ た .
以 上 の 結 果 を ま と め る と 以 下 の よ う に な る(Fig.1‑2‑2). G型 は 供 試 し た ク ロ
G 工 J K 389 78 85‑2
gmZ410
202 44
183 205
189 52
Npb78 Pl P2 D
Npb202 Pl.P2 D
Npb44 Pl P2 D
Pl: Aikoku P2: 工R24
D disomic Fl
r‑G ‑‑1
「由G ‑,
r‑‑1 G
工 J K
r‑‑‑1 r‑‑‑1 r‑‑‑1
工 J K
r‑, r‑一寸 rー寸
工 J K
「ーi r‑・,.‑,
G
, 工 ,
J and K: 七risomic七ypesFig. 1‑2‑2. RFLP gene dosage analysis of 4 types of trisomics
,
G,
1,
J and K,
having chromosome 11 as an ex七ra chromosome. RFLP clones used in this study are shown by the locus name without XNpb.仁 コ
no dosage effectf7J: trisomic gene dosage: effec七 園田 more increased dosage effec七
型 お よ び K型 は , と も に ,XNpb44‑XNpb183‑XNpb205‑XNpb189‑
XNpb52の 領 域 で , 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に 期 待 さ れ る 遺 伝子 量 効 果 が 検 出 さ れ たが ,XNpb389‑XNpb78‑XNpb85・2‑gmZ410‑XNpb202の 領 域 で は ダ イ ソミツクFlと 同 様 の 結 果 で あ っ た . よって 1型 お よ びK型は, と も に , 過 剰 染色体のXNpb389‑XNpb78‑XNpb85・2‑gmZ410 ‑XNpb202部 分 の 欠 失 し た ア ク ロ ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 , あ る い は , テ ロ ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 で あ ると考えられた.さらに, J型 は
X
Npb389 ‑X
Npb78 ‑X
Npb85‑2‑
gmZ41 0の 領 域 で 一 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス に 期 待 さ れ る よ り も 過 剰 な 遺 伝 子 量 効 果 が 検 出 され,XNpb44 ‑
X
Npb183 ‑X
Npb205 ‑XNpb189 ‑X
Npb52の 領 域 で は ダ イ ソ ミックFlと 同 様 の 結 果 で あ っ た . よ っ て , J型 は 過 剰 染 色 体 のXNpb389‑ XNpb78‑XNpb85・2‑gmZ410部 分 の 重 複 し た 二 次 ト リ ソ ミ ッ ク ス 様 植 物 で あると考えられた.
以 上 述 べ た よ う に , 染 色 体11に関して4型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス が 存 在 す る の は , 過 剰 染 色 体 に 生 じ た 重 複 ・ 欠 失 の た め で あ る と 考 え ら れ た . 1型 と K型 と で RFLP分 析 の 結 果 が 同 じ で あ っ た の は , 今 回 供 試 し たRFLPク ロ ー ン だ け で は 検 出 さ れ な い ほ ど の 狭 い 領 域 , あ る い は , RFLP連 鎖 地 図 の 包 含 し て い な い 領 域 で の , 過 剰 染 色 体 の 欠 失 あ る い は 重 複 に よ る と 考 え ら れ る . ま た , Npb202
の結果は, 1型, J型 お よ びK型 の 過 剰 染 色 体 に 起 こ っ て い る 欠 失 が 原 因 で あ る と 考 え ら れ る . こ れ ら の 結 果 に つ い て は 更 な る 検 討 が 必 要 で あ る .
な お , 本 実 験 で 用 い たG型, 1型,
J
型 お よ びK型 の ト リ ソ ミ ッ クFlの そ れ ぞ、 れ の 植 物 体 の 形 態 的 特 徴 は , 交 配 親 で あ る 日 本 型 品 種 愛 国 の G型 1型, J型およびK型 の ト リ ソ ミ ッ ク ス の 形 態 的 特 徴 に 概 ね 一 致 し た . 過 剰 染 色 体 の 種 類 や 重複 ・欠失による形態、的特徴は,遠縁交雑を行なった場合でも, 基本 的 に は 変化 し な い と 考 え ら れ た .
第2章 従 来 の 連 鎖 地 図 とRFLP連鎖 地図との統 合
イ ネ の 連 鎖 分 析 は 古 く か ら 行 な わ れ , 現 在 で は , 12の 染 色 体 す べ て に つ い て , 形 態 形 質 , 葉 緑 体 形 質 , 着 色 形 質 , 生 理 形 質 等 の 標 識 遺 伝 子 か ら 成 る連 鎖地図(従来の連鎖地図, Clas sical linkage map)が 作 成 さ れ て い る(Iwataet al. 1984, 1989a, 1989b). 一方,近年に至って, DNAの 多 型 を マ ー カ ー と し た 連鎖地図(RFLP連鎖地図, RFLP linkage map)が イ ネ に お い て も い く つ か 作 成 されている(McCouchet al. 1988, Saito et al. 1991, Kurata et al. 1994, Causse et al. 1994).
現 在 の と こ ろ , 従 来 の 連 鎖 地 図 とRFLP連 鎖 地 図 と は , そ れ ぞ れ 独 立 に 存 在 し て い る が , こ れ ら の 連 鎖 地 図 が 統 合 さ れ れ ば , イ ネ の 遺 伝 子 連 鎖 地 図 が 充 実するだけでなく, RFLPマ ー カ ー を 指 標 と し た 有 用 形 質 の 間 接 選 抜 や 染 色 体 歩 行 に よ る 遺 伝 子 の 単 離 等 , 遺 伝 ・ 育 種 学 上 の 基 礎 的 ・ 応 用 的 研 究 の 発 展 に 寄 与 す る と こ ろ は 大 で あ る と 考 え ら れ る .
イネにおいては,これまでにも, S a i t 0 e t al. ( 1 9 9 1 ) や Kishimotoet al. (1992 )がいくつかの標識遺伝子と RFLPマ ー カ ー と の 連 鎖 分 析 を 行 な っ て お り ,
さらに, Yu et al. (1995)は 近 似 同 質 遺 伝 子 系 統 を 用 い て , 標 識 遺 伝 子 とRFLP マーカーとを対応づけている.また, Abenes et al. (1994)は 染 色 体11につい て標識遺伝子とRFLPマーカーとの配列を明らかにし, Causse et al. (1994)は 様々な連鎖分析の結果に基づいて,従来の連鎖、地図とRFLP連鎖地図との対応、
づ け を 試 み た . し か し な が ら , 従 来 の 連 鎖 地 図 とRFLP連 鎖 地 図 と の 全 染 色 体 に わ た る 対 応 づ け は 未 だ に な さ れ て い な い .
そこで,第1節 で は 九 州 大 学 農 学 部 育 種 学 教 室 で 作 成 さ れ て き た 従 来 の連 鎖地図(Iwataet al. 1984, 1989a, 1989b)(Appendix 1参照)と Saito et al. (1991 )のRFLP連 鎖 地 図(Appendix 2参照)との統合を試みた.分離集団にはイ
ンド型品種IR24と 日 本 型 標 識 遺 伝 子 系 統 と の 交 雑
F 2
あ る い は お を 用いたが,日 印 交 雑 の 後 代 で は 遺 伝 子 が 異 常 な 分 離 を 示 す こ と が あ る の で , 遺 伝 子 の 分 離 の 歪 み に つ い て , 第2節 で 考 察 を 加 え た . な お , Appendix 3に は , 本 章 で 用 い た 標 識 形 質 の 写 真 を 示 し た .
第l節 標 識 遺 伝 子 とRFLPマ ー カ ー と の 連 鎖 、 分 析 に よ る 統 合 連 鎖 地 図 の 作 成
本節では,イネの従来の連鎖、地図(Iwataet al. 1984, 1989a, 1989b)に 位 置 づけられている標識遺伝子と, S aito et al. (1991)のRFLP連鎖、地図に位置づけ られているRFLPマ ー カ ー と の , 連 鎖 分 析 に よ る 統 合 連 鎖 地 図 の 作 成 に つ い て 述 べ る . 始 め に , 材 料 と 連 鎖 分 析 の 方 法 と に つ い て ま と め , 次 い で , 染 色 体
ご と に 結 果 お よ び 考 察 を 述 べ た .
材 料 お よ び 方 法
(1)供試イネならびに標識遺伝子
イ ン ド 型 品 種IR24と 日 本 型 標 識 遺 伝 子 系 統 と の 交 雑F2集 団 を 用 い た . 交 雑 組 合 せ な ら び に 標 識 遺 伝 子 は 一 括 し て Table2‑1‑1に 示 し た . こ れ ら の わ 集 団 を 常 法 に 従 っ て 栽 培 し , 適 宜 , 標 識 形 質 の 分 離 を 調 査 し た . ま た , 出 穂 期 頃 に 成 葉 を 採 取 , 凍 結 保 存 し てDNA抽出に供した.ただし, IR24 / 88F126の交 雑 組 合 せ に つ い て はF2各 個 体 よ り お 系 統 を 育 成 し て 標 識 形 質 の 調 査 や 成 業 の 採取を行なった.
(2)RFLPマ ー カ ー
S ai to e t al. (1 99 1 )がRFLP連 鎖 地 図 に 位 置 づ け たRFLPマーカーの中から,
Tab1e 2‑1‑1. F2 popu1ations observed for 1inkage ana1ysis Chromosome Cross combination Marker genes tested
l 工R24 / FL293 d‑18, fs‑2
工R24/88F1261) eg, spl‑6, rl‑2 工R24/ FL150 d‑2
2 工R24/ FL274 bl‑l , tri 工R24 / FL235 spl‑2
3 FL303 /工R24 chl‑l , fc‑l, spl‑3 工R24 / 90Fl023 dl, st (七)(CM120)2) 4 工R24 / FL151 19, d‑ll , Ph
5 工R24 / 89F92 spl‑7, nl‑l , st (七)(CM37) 工R24 /89F920 d‑l
6 工R24 / FL314 dp‑l, spl‑4 工R24 / 90Fl023 dp‑l , Cl
7 工R24 / 90F93 v‑ll , d‑6, g‑l , spl‑5 8 工R24/ 90F1211 v‑8, sug
9 工R24 / FL260 Dn‑l, drp‑2, dp‑2 FL303 /工R24 I‑Bf
10 工R24 /89F921 pgl, spl‑l0 11 工R24 / 90Fl036 z‑2 , v‑9 12 工R24 / 89F919 spl‑l
89F424 /工R24 rl‑l
1) F3 1ines derived from F2 individua1s were used.
2
) Assigned to chromosome 3 in this study.
3) Assigned to chromosome 5 by trisomic ana1ysis (Satoh et al. unpub1ished).
3)