博士（農学）田口和憲 学位論文題名
テンサイの黒根病抵抗性に関する遺伝・育種学的研究 学位論文内容の要旨
近年 ，Aphanomyces cochlioidesによって 引き起こ される根 腐れ（黒 根病）が 北海 道 の テ ン サ イ 栽 培 に お い て 深 刻 な 問 題 と な っ て い る ． し か し ， テ ンサ イ では ，4 cochlioidesに起 因する苗 立枯病に ついては 抵抗性育種の研究がなされてきたが，成熟 した 主根の腐 敗をもた らす黒根 病を対象 とした育種 研究は殆 ど行われ てこなかった．
わず かに黒根 病抵抗性 が優性に 遺伝する ことが指摘 されてい たに過ぎ ず，育種体制の 早急 な構築が 必要であ る．本研 究では， 本病害抵抗 性の遺伝 機構の解 明を試み，黒根 病抵 抗性品種 の育種方 法につい て検討し た．
黒 根病抵抗 性検定方 法の確立 と変異解 析
テ ンサイ黒 根病抵抗 性品種を 育成する には，抵抗 性を誤り なく評価 できる検 定方法 の 確立が不 可欠であ る，そこ で，黒根 病が激発す る汚染圃 場を検定 に利用し ，根部の 病 徴ならび に腐敗程 度を指標 とした判 定に基づき ，抵抗性 育種素材 の評価と 選抜の可 能 性 に つい て 検討 し た ，そ の 結果， 汚染圃場で は，4 cochlioidesの感 染ポテン シャ ル が高く， 発病程度 に大きな 変異幅が みられ，抵 抗性に関 して品種 間差を把 握できる こ とがわか った．今 回確立し た抵抗性 検定方法を 利用し， 北海道農 業研究セ ンターに 保 存 さ れて い るテ ン サ イ育 成 系統の うち，特に 遺伝的多 様性に富 むO型系統 を中心に 102種 類の系統 を調査し たところ ，抵抗性 に明らかな 系統間差が認められるとともに，
広 い 幅 の抵 抗 性変 異 が 確認 さ れ た，2000年 から2009年 まで の10年間 にわたる 検定の 結 果，北海 道農業研 究センタ ーの育成 系統の中に ，腐敗根 がほとん ど発生せ ず，評価 個 体の大半 が病斑も 生じなし ゝ高度抵 抗性の遺伝 資源「NK―310mm−0」を発 見した．
黒根病抵抗性のQTL解析と抵抗性遺伝子の同定
「NK−310mm―0」の抵抗性の遺伝機構が明らかとなり，効果の大きい抵抗性遺伝子と密 接に連鎖 する分子 マーカー が設計でき れば，黒 根病抵抗 性の効果 的な選抜 の可能性が 拓かれる．まず，高度抵抗性系統「NK―310mm―0」と罹病性系統「NK―184mm−O」との交配 後代にお しゝて，AFLP，RAPD，SSR，CAPSな どのDNAマーカーを利用し，テンサイの9本
の半 数染色体 に対応す る連鎖地 図を構築 した，次 に，汚染圃 場におけ る黒根病 抵抗性 の表現型データとマーカーを用いた遺伝子型データを組合せて，「NK―310mm−0」に由来 する抵 抗性に関 して，Fz集 団ならび にF3系統群 に対してQTL解析を試みた。その結果，
黒根 病抵抗性 に関与す る1個のQTL（tiAcrlと命名） を第3染色 体に検出し た，このQTL は ，F2集 団で は 表 現型 変 異の 約20％ ，F3系 統 群で は 約65％ の高い寄 与率を示 した，
黒根 病の検定 圃場は， 今後いっ までも利 用可能と は限らず， また，検 定を進め る際 に環 境効果を 完全に排 除するこ とは難し い．そこ で，温室内 における 人工接種 法を利 用し て，圃場 検定と人 工接種検 定との間 で発現す る抵抗性遺 伝子が一 致するか 否かに つ い て ， さ ら に 検 討 を 加 え た ． 人 工 接 種 法に よ る 評価 の 結果 ， 「NK310mm−0」 と
「NK−184mm−0」の交配に由来するBCIF2集団では，健全個体と罹病個体を明確に区別する こと ができ， 抵抗性と 罹病性の 分離比が3：1の優性 単因子の遺 伝モデル に適合す るこ と がわ か っ た， そ こで ， 複 数のAFLPマ ーカ ー を 設計 し て 抵抗性 遺伝子座 の連鎖分 析 を 行っ た と ころ ， 圃場 検 定 によ っ て 検出 さ れた 上 述 の第3染 色体上のQTL領域に位 置 づける ことがで き，AFLPマー カーe45m26ー1と 約3．3cMで連鎖する抵抗性遺伝子を同定 した ，この抵 抗性遺伝 子は，本 研究によ って新規 に発見され たもので あり，Acrlと 命 名することとした．
Fiに お け る 圃 場 抵 抗 性 の 発 現 と 黒 根 病 抵 抗 性 品 種 「 北 海 90号 」 の 育 成 テ ンサ イ は，一 代雑種育 種法を基 幹育種法と しており ，遺伝的 背景の異 なる親系 統 間のFiにおし ゝて発現 した性能 が評価さ れ，親系統の利用価値が判断される．評価対象 とな る 抵抗 性は 環境の影 響を受け やすいしゝ わゆる圃 場抵抗性 であり， その発現 には Acrlのみならず 他の遺伝 子の関与 も予想される，そこで，トップク口ス検定によルAcrl が多 様 な遺 伝的 背景下に おいても 安定して発 現するか 否かを確 かめると ともに， ダイ アレ ル ク口 ス分 析により ，圃場抵 抗性の遺伝 様式につ いて検討 した．そ の結果， 育成 系譜を異にする10種類の雄性不稔系統を母本とし，「NK−3IOmmー0」を花粉親に配して，
得たFiは ， いずれ も母本の 遺伝子型 の如何を問 わず例外 なしに高 度抵抗性 を示し， 抵 抗性一代雑種の交配組合せを決定する上で「NK―310mm一0」の利用価値が高いことが確認 された．また，育成系統のうち，「NK―310mm―0」とは系譜が異なる系統の中にも，圃場 抵抗 性 を発 揮し ，これら 系統には 明らかな相 加効果や 優性効果 を示す遺 伝子を持 っも のも確認さ れた．こ のような 遺伝子型 も一代雑種の交配計画に活用すれば，イビパによ る 抵 抗 性 を 補 完 す る 実 用 性 に す ぐ れ た 高 度 抵 抗性Fiの作 出 が 可能 と 考え ら れ た．
以 上の 知 見を活 用し，Acrlに よる黒根 病抵抗性と 農業形質 を兼備し た実用的 な遺伝 子型の作出を試みた．その成果のーっとして，「NK−310mm―0」に匹敵する高度抵抗性を 示し ， 収量 性や その他の 実用形質 も普及品種 と比べて 遜色のな い世界初 の黒根病 抵抗 性品種「北海90号」を育成できた．
―356一
学 位論文 審査の要旨 主査
副査 副査 副査
教授 教授 教授 准教授
三上 喜多村 近藤 久保
学 位 論 文 題 名
哲夫 啓介 則夫 友彦
テ ンサイの 黒根病抵 抗性に関する遺伝・育種学的研究
本 論 文 は109頁 か ら な る 和 文 論 文 で あ り ， 図18と 表28を 含 む ． 別 に ， 参 考 論 文10編 が 添え られ てい る．
Aphanomyces cochlioidesに よっ て引 き起 こさ れる 黒根 病 はテ ンサ イ栽 培に 茄い て深 刻 な 問題 とな って おり ，抵 抗性品種の開発が急務である．これま で，イ． cochlioidesに起因 す るテ ンサ イ苗 立枯 病に つい ては 抵抗 性育 種 の研 究が なさ れて きた が， 成熟 根の腐敗をも た らす 黒根 病を 対象 とし た研 究は 殆ど 行わ れ てこ なか った ．わ ずか に黒 根病 抵抗性が優性 に 遺伝 する こと が指 摘さ れて いた に過 ぎな い ．
本研 究で は， 黒根 病に 対す る抵 抗陸 の遺 伝 機構 の解 明を 試み ，抵 抗陸 品種 の育種方法に つ いて 検討 した ．得 られ た結 果は 以下 のよ う に要 約さ れる ．
1． 黒根 病抵 抗出 ぎ 拵i資源 の発 見
黒 根病 が激 発す る汚 染圃 場を 利用した 抵抗陸の検定方法を開発した．この方法を使って，
合 計102種 の テ ン サ イ 系 統を 調査 した とこ ろ， 抵抗 性に 明確 な系 統問 差 が認 めら れた ．こ こで 特筆 され るの は， 腐敗 根が ほと んど 発生 せ ず， 調査 個体 の大 半が 病斑 も生 じな い高度 抵抗 性の 系統 「NK一310mm‑0」を 発見 した こと であ る．
2．黒根病抵抗陸のQTL解析 と抵抗陸遺伝子の同定
まず ，高 度抵 抗陸系統「NK―310mm‑0」と罹病性系統「NK一184mm‑0」との交配後代を用い て ， テ ン サ イ の9本 の 半 数 染 色 体 に 対応 するDNAマー カー 連 鎖地 図を 作っ た． 次に ，検 定 用 汚 染 圃場 で取 得し た黒 根病 抵 抗性 の表 現型 デー タとDNAマ ーカ ←を 用い た遺 伝子 型デ ー タを細合せて，「NK一310mm‑0」に由来する抵抗陸のQTL（量的形質遺伝子座）解析を試みた．
そ の 結 果 ，1個 の 抵 抗 陸 QTL (qAcrlー と 命 名 ） を 第3染 色 体 上 に 検 出 し た ．
黒根病の検定圃場は，いっまでも利用可能とは限らず，また，検定の際に抵抗陸の発現 に及ぼす環境効果を完全に排除することは難しい．そこで，温室内での黒根病菌接種法を 試みた，人工接種法による評価の結果，「NK‑310mm‑0」と「NK‑184mm‑・0」との交配に由来す るBCIF2集団では，優陸に働く1個の抵抗陸遺伝子の分離をみた．この抵抗陸遺伝子座は連 鎖分析を通じて，上述の第3染色体上のqAcrl領域に位置づけられた．ここに検出した抵 抗陸遺伝子は，新たに発見されたものであり，Acrlと命名した．
3．黒根病抵抗性品種「北海90号」の育成
「NK一310mm‑0」に由来するAcrlが，多様な遺伝的背景下においても安定して抵抗陸を発 現するか否かを調べた．育成の系譜を異にする10種の母本系統に，「NK‑310mm‑0」の花粉 を交配して得たFi植物は，いずれも母本の遺伝子型の如何を問わず例外なしに高度抵抗陸 を発現した．これは黒根病抵抗陸のハイブリッド品種育成用の交配組合せを決定する上で，
「NK‑310mm一0」の利用価値が極めて高いことを示す結果である．
以上の知見を活用し，Acrlによる黒根病抵抗陸とすぐれた農業形質を兼備した実用的ぬ 遺伝子型の選抜を試みた．その成果のーっとして，「NK‑310mnrO」に匹敵する高度抵抗陸を 示し，収量性やその他の実用形質も普及品種と比べて遜色のない世界初の黒根病抵抗陸品 種「北海90号」を育成した．
本研究の成果は，テンサイの黒根病抵抗陸の機構解明と育種技術の開発に寄与するとこ ろが大きく，学術船よぴ応用の両面で高く評価できる．
よって審査員一同は田口和憲が博士（農学）の学位を受けるのに十分な資格を有するも のと認めた．
