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公開番号2025109209
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024002896
出願日2024-01-12
発明の名称種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法
出願人国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
代理人個人
主分類C12Q 1/6895 20180101AFI20250717BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】サツマイモ塊根の生産(カンショ栽培)の現場において労力削減の点で大きな利点を有する種イモの直播栽培を可能とする技術に関して、所望の形質を備え且つ種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物を効率的に作出可能とする技術を提供する。
【解決手段】 (検出工程)サツマイモ植物のゲノムDNAにおける「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すDNAマーカー」に関して、識別対象であるサツマイモ植物のゲノムDNAから当該DNAマーカーに係る「九州199号型変異アレル」を示す塩基部位を検出する工程、及び、(判定工程)前記検出工程において、当該DNAマーカーに係る「九州199号型変異アレル」を示す塩基部位が検出された場合に、識別対象であるサツマイモ植物が種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物であると判定する工程、を含むことを特徴とする、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
識別対象であるサツマイモ植物の種イモ低肥大性に関する特性を識別する方法に関して、
（検出工程）サツマイモ植物（Ipomoea batatas）のゲノムＤＮＡにおける下記に示す「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー」に関して、識別対象であるサツマイモ植物のゲノムＤＮＡから当該ＤＮＡマーカーに係る「九州１９９号型変異アレル」を示す塩基部位を検出する工程、及び、
（判定工程）前記検出工程において、当該ＤＮＡマーカーに係る「九州１９９号型変異アレル」を示す塩基部位が検出された場合に、識別対象であるサツマイモ植物が種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物であると判定する工程、
を含むことを特徴とする、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法であって、
；
（種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー）
前記「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー」が、
サツマイモの２倍体近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）で示した場合に第１１番染色体上の「chr11:5719438」から「chr11:11357942」までの領域を構成する塩基配列の塩基部位に対応するサツマイモ植物（Ipomoea batatas）の塩基部位に関して、
種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位（通常型アレル）に対して「九州１９９号型変異アレル」を示す塩基部位に関するＤＮＡマーカーであって、
前記「九州１９９号型変異アレル」が、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位（通常型アレル）に対して種イモ低肥大性を示す九州１９９号系統（FERM P-22485）が有する６倍体ゲノム中の１つの染色体上での対応する塩基部位に生じている多型を示す変異アレルであり、
；
前記「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー」が、
ｉ）下記ＤＮＡマーカー１～４で示すＤＮＡマーカーのうちの１以上のＤＮＡマーカーを指すものである、
又は
ｉｉ）当該ＤＮＡマーカーに係る「九州１９９号型変異アレル」を示す塩基部位が、下記ＤＮＡマーカー１～４に係る「九州１９９号型変異アレル」を示す塩基部位のいずれとも連鎖関係にあるＤＮＡマーカーである、
；
（ＤＮＡマーカー１～４）
前記「ＤＮＡマーカー１」が、上記第１１番染色体上の「chr11:5719438」に対応するサツマイモ植物（Ipomoea batatas）の塩基部位に関して、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位「Ｇ」（通常型アレル）に対して「九州１９９号型アレル」では「Ｔ」を示す塩基部位に関するＤＮＡマーカーであり、
前記「ＤＮＡマーカー２」が、上記第１１番染色体上の「chr11:6183279」に対応するサツマイモ植物（Ipomoea batatas）の塩基部位に関して、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位「Ｔ」（通常型アレル）に対して「九州１９９号型アレル」では「Ｃ」を示す塩基部位に関するＤＮＡマーカーであり、
前記「ＤＮＡマーカー３」が、上記第１１番染色体上の「chr11:8693418～chr11:8693419」に対応するサツマイモ植物（Ipomoea batatas）の連続した塩基部位に関して、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位「ＴＡ」（通常型アレル）に対して、「九州１９９号型アレル」ではその２塩基の間に「Ｔ」が挿入された「ＴＴＡ」を示す塩基部位に関するＤＮＡマーカーであり、
前記「ＤＮＡマーカー４」が、上記第１１番染色体上の「chr11:11357940～chr11:11357942」に対応するサツマイモ植物（Ipomoea batatas）の連続した塩基部位に関して、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンのゲノムＤＮＡでのその対応する塩基部位「ＡＧＴ」（通常型アレル）に対して「九州１９９号型アレル」では「ＣＧＣ」を示す塩基部位に関するＤＮＡマーカーである、
；
前記種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記「ＤＮＡマーカー１」に関して、サツマイモ植物ゲノムＤＮＡ中の位置情報に対応するサツマイモの２倍体近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）の第１１番染色体上の「chr11:5719438」が、配列番号１で示す塩基配列中の第２０００番目の塩基部位として特定されるものであり、
前記「ＤＮＡマーカー２」に関して、サツマイモ植物ゲノムＤＮＡ中の位置情報に対応するサツマイモの２倍体近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）の第１１番染色体上の「chr11:6183279」が、配列番号４で示す塩基配列中の第２００２番目の塩基部位として特定されるものであり、
前記「ＤＮＡマーカー３」に関して、サツマイモ植物ゲノムＤＮＡ中の位置情報に対応するサツマイモの２倍体近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）の第１１番染色体上の「chr11:8693418」～「chr11:8693419」が、配列番号７で示す塩基配列中の第２００１番目～第２００２番目の塩基部位として特定されるものであり、
前記「ＤＮＡマーカー４」に関して、サツマイモ植物ゲノムＤＮＡ中の位置情報に対応するサツマイモの２倍体近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）の第１１番染色体上の「chr11:11357940」～「chr11:11357942」が、配列番号１０で示す塩基配列中の第２００１番目～第２００３番目の塩基部位として特定されるものである、
請求項１に記載の種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
【請求項３】
前記「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー」が、
上記したＤＮＡマーカー１～４で示すＤＮＡマーカーのうちの１以上のＤＮＡマーカーを指すものである、
請求項１に記載の種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
【請求項４】
前記「種イモ低肥大性の表現型との関連性を示すＤＮＡマーカー」が、上記したＤＮＡマーカー３を指すものである、
請求項１に記載の種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
【請求項５】
前記検出工程が、九州１９９号系統（FERM P-22485）の後代集団に属するサツマイモ植物を識別対象であるサツマイモ植物として行う工程である、請求項１に記載の種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別方法。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の識別方法を使用することを含む、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の作出方法。
【請求項７】
請求項１～５のいずれか一項に記載の識別方法を使用することを含む、種イモ低肥大性を示すサツマイモ系統の作出方法。
【請求項８】
請求項１～５のいずれか一項に記載の識別方法を使用することを含む、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の植物体を生産する方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サツマイモ塊根の生産（カンショ栽培）の現場において労力的利点を有する種イモの直播栽培を可能とする技術に関して、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物を効率的に作出可能とする技術に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
カンショ（サツマイモ塊根）生産の栽培現場では、ビールハウスや温室等で室内栽培した「苗」を圃場に移植してから栽培を行う「挿苗栽培」が慣行的に行われている。この従来の挿苗栽培と比較して「種イモ」を圃場に直接植え付ける「直播栽培」が可能となった場合、現在のサツマイモ栽培での苗の移植の際の現場での労力が大幅に軽減されて、カンショ生産の効率性が向上することが期待される。
しかしながら、現在、カンショ（サツマイモ塊根）生産の栽培現場で一般的に用いられているサツマイモ品種系統は、「直播栽培」を行った場合に栽培過程において植えた親イモが肥大して子イモの品質や収穫量の低下が生じてしまい（種イモ肥大性の特性が発現してしまい）、商品価値のある塊根が十分に生産できなくなる問題が存在する。そのため、現在の一般的なサツマイモ植物の品種系統を用いたカンショ栽培では、現場での栽培上の利点が大きい直播栽培が行うことができない事情がある。
【０００３】
本出願人である農研機構は、種イモを直植栽培した場合に種イモ（植えた親イモ）の肥大が抑制された特性（種イモ低肥大性）を示すサツマイモ系統を見出しており（非特許文献１）、これを中間母本（育種素材）として用いて有用な形質を備えるサツマイモ植物（例えば、生育や塊根の品質に関する所望の形質を有する他のサツマイモ植物）と交雑することによって、種イモ低肥大性を示し且つ所望の形質を示すサツマイモ植物を作出することが可能になると予想される。
しかしながら、交雑育種で得た子孫集団に属するサツマイモ植物が種イモ肥大性を示すのか又は低肥大性を示すのかを判定するためには、交雑して得た種子に関して翌年に一度栽培して塊根（子イモ）を得た後、更にその翌年にその塊根を種イモとして直植えして実際に直播栽培を実行することを要し、原理的に交雑及び選抜に「最短でも３年間」の年月を要する。（更に実際の現場での大規模選抜では、種イモの数の確保ための増殖栽培や所望の形質の選抜試験の信頼性を担保する複数回の栽培試験を行う観点から、計４～５年の年月を要する。）
【０００４】
以上の点、直播栽培が可能であり且つ所望の形質を示すサツマイモ植物を作出するにあたり、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の作出を効率的に行うことを可能とする技術開発が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Takeo Sakaigaichi et al.; PLANT PRODUCTION SCIENCE 2022, vol.25, No.3, p407-412; Evaluation of mother and daughter root traits in sweet potato germplasm cultivated by direct planting
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、サツマイモ塊根の生産（カンショ栽培）の現場において労力削減の点で大きな利点を有する種イモの直播栽培を可能とする技術に関して、所望の形質を備え且つ種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物を効率的に作出可能とする技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、まず、通常の種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンに対して農研機構が保有する種イモ低肥大性を示す九州１９９号系統（FERM P-22485）を交配してＦ
１
集団の種子を得た。翌年、得られたＦ
１
集団の種子を播種して通常の挿苗栽培にて生育させてＦ
１
集団の各個体（系統）の塊根を得た。この栽培条件では種イモが存在しない状態での栽培であったため、種イモ肥大性／低肥大性に関する特性の判定はできなかった。
そこで更にその翌年、当該得られた塊根を種イモ（親イモ）として用いて「直播栽培」を行って新たな塊根（子イモ）を形成させ、栽培後の全体のイモ重量に対する親イモ重量の比率を示す「親イモ重率」を測定したところ、当該Ｆ
１
集団には種イモ低肥大性（親イモ重率０．２以下）を示す個体が約５割（約半数）の頻度で含まれているとの試験結果を得た。
【０００８】
本発明者らはその原因を究明するため、次世代シーケンサー技術を利用してＦ
１
集団のほぼ全ての個体（系統）のシーケンスを決定し、種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンと種イモ低肥大性を示す九州１９９号系統の間でのゲノムワイドな規模での多型部位に関するハプロタイプを決定した。
そして、ゲノムワイド関連解析（ＧＷＡＳ）を利用して、種イモ低肥大性を発現していると認められる表現型（親イモ重率０．２以下を示す表現型）との関連性を示す多型変異に関する統計的推定を行ってマンハッタンプロットで示したところ、サツマイモ近縁野生種（Ipomoea trifida Mx23Hm系統）のゲノム情報（Itr_r2.2）で示した場合に第１１番染色体上の「chr11:5719438」から「chr11:11357942」までの領域に存在する多型塩基部位（単独塩基部位又は連続塩基部位）に関して、種イモ肥大性／低肥大性との関連性を示すＤＮＡマーカーとして利用可能であるとの推定結果が得られた。当該結果を基に、種イモ低肥大性との関連性を示す可能性の高い多型変異１～４を選定し、検証試験を行った後にこれらをＤＮＡマーカー１～４とした。
【０００９】
当該ＤＮＡマーカー１～４に関して、実験結果（下記実験例参照）に基づく下記知見が得られた。
（１）通常の種イモ肥大性を示す品種コガネセンガンと種イモ低肥大性を示す九州１９９号系統（FERM P-22485）を交配して得たＦ
１
集団に関するヒストグラム分析及びジェノタイピング解析の結果、「ＤＮＡマーカー１～４に関する九州１９９号型変異アレルを有する遺伝子型」と「種イモ低肥性の表現型（親イモ重率０．２以下）」との間には、明確な相関関係が存在することが示された。この点、当該４ヵ所のＤＮＡマーカー１～４は、そのいずれに関しても種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物を識別可能なＤＮＡマーカーであると認められた。
【００１０】
（２）当該ＤＮＡマーカー１～４（上記した４ヵ所の多型部位）は、サツマイモ植物ゲノムの「第１１番染色体上の特定のゲノム領域（５．６４Ｍｂ）」に纏まって存在し且つこれらの九州１９９号型の変異アレルが同じ染色体上に「連鎖関係」にて存在する連鎖ＤＮＡマーカーであると認められた。
この点、これら４つのＤＮＡマーカーの塩基部位を含む領域又はその周辺領域に種イモ肥大性／低肥大性に関与する原因遺伝子の遺伝子座が存在し、また、これらの九州１９９号型の変異アレル（各ＤＮＡマーカーに関する変異アレル）はその原因遺伝子の変異遺伝子（低肥大性を示すように変異した変異遺伝子のアレル）と同じ染色体上に「連鎖関係」にて存在していると認められた。
ここで、サツマイモ植物のゲノムは同質６倍体にて構成されるところ、種イモ肥大性／低肥大性遺伝子の対立遺伝子の組み合わせ（遺伝子型）としては、種イモ低肥大性を示す変異遺伝子をゲノム中に１つ有するヘテロの遺伝子型であれば、「優性形質」として種イモ低肥大性を示す表現型が発現すると認められた。
以上の点、識別対象であるサツマイモ植物のゲノムＤＮＡに関して、上記多型部位１～４（ＤＮＡマーカー１～４）のいずれか１以上に関して「九州１９９号型の変異アレル」を示す塩基部位を検出することによって、種イモ低肥大性を示すサツマイモ植物の識別が可能であると認められた。
（【００１１】以降は省略されています）

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