JAEA-Review-2010-065.pdf:15.99MB - 日本原子力研究開発機構

3-09
Table 1 Effects of carbon ion beam irradiation on regeneration rate and
mutation induction in in vitro cultures of etiolated petiole of fragrant
cyclamen (Cyclamen persicum × C. purpurascens) ‘Kaori-no-mai’.
Irradiation
dose
(Gy)
Number of
plantlets
generated (%)
Number of M1
plants grown
to bloom
Number of
M2 seeds
obtained
Number of M2
plants grown
to bloom
0 270 (92) 58 767 (200) 1) 52 ( 0 ) 2)
0.5 372 (94) 53 740 (200) 61 ( 0 )
1 452 (86) 75 892 (200) 90 ( 0 )
2 196 (82) 30 537 (200) 68 ( 9 )
4 54 (67) 3 0 -
8 39 (53) 1 0 -
16 7 (19) 2 0 -
1) Number of M2 seeds sown for examination.
2) Number of M2 plants producing red–purple flowers.
JAEA-Review 2010-065
Red–purple Flower due to Delphinidin 3,5-diglucoside,
a Novel Pigment for Cyclamen spp., Generated by
Ion-beam Irradiation
E. Kondo a) , M. Nakayama b) , N. Kameari a) , N. Tanikawa b) , Y. Morita b) , Y. Akita c) ,
Y. Hase c) , A. Tanaka c) and H. Ishizaka a)
a) Horticultural Laboratory, Saitama Prefecture Agriculture and Forestry Research Center,
b) National Institute of Floricultural Science (NIFS), National Agriculture and
Food Research Organization (NARO),
c) Radiation-Applied Biology Division, QuBS, JAEA
We previously bred fragrant cyclamens by hybridization between cultivars of Cyclamen persicum and wild species C.
purpurascens. One of these fragrant cultivars, Kaori-no-mai, blooms purple flowers containing malvidin 3,5-diglucoside as
the major anthocyanin. Here, to increase flower color variation, we irradiated etiolated petioles of Kaori-no-mai with
0-16 Gy of 320-MeV carbon-ion beams. Some M2 plants derived from self-pollination of M 1 plants irradiated at 2 Gy were
flower-color mutants that retained desirable flower shape, flower size, and leaf color. One of the mutants bloomed novel
red-purple flowers, the major anthocyanin of which was delphinidin 3,5-diglucoside. Loss of methylation activity at the
anthocyanin 3- and 5-hydroxyl groups with little influence on anthocyanin concentration was attributed to the mutation.
シクラメンの栽培種(Cyclamen persicum, 2n=2x=48)
と芳香性野生種(C. purpurascens, 2n = 2x = 34)の種間交
雑と染色体倍加により複二倍体(2n = 4x = 82)の芳香シ
クラメンを育成し、その中の一品種、‘香りの舞い’へ
のイオンビーム照射による変異の拡大を検討した。
‘香りの舞い’の種子を無菌的に培地に置床し、暗
黒下で発芽させた。発芽した黄化葉柄由来の 1,647 個の
切片を 1/2-N MS(MS 培地の KNO 3 と(NH 4)NO 3 を 1/2 に
減量)+ショ糖(90 g/L)+2,4D(1 mg/L)+BA(0.5 mg/L)+ジ
ェランガム(3 g/L), pH 5.8 の培地に置床後、原子力機構
高崎量子応用研究所の TIARA において 320 MeV 炭素イ
オンビーム 0~16 Gy を照射し、培養を継続した。得ら
れた 222 個の M 1 開花個体では花色変異は見られなかっ
た。次に、M1 個体の自家受粉により得られた 2,936 粒
の M 2 種子のうち 800 粒を播種し、271 個の M 2 個体を
育成した。その中で、2 Gy 照射由来の 68 個から 9 個の
花色に関する変異体が得られた(Table 1)。‘香りの舞い’
の花色は紫であったが、変異体の花色は赤紫色であった。
変異体では花色以外の変異は見られなかった(Fig. 1)。
シクラメンの花弁は、先端部(スリップ; Fig. 1,
arrowheads)と基部(アイ; Fig. 1, arrows)で色調が異な
ることが多い。‘香りの舞い’と1個の変異体の花弁を
アイとスリップに切り分け、10%酢酸により色素を抽出
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し高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析した。ま
た、抽出物はn-ブタノール:酢酸:水=4:1:2混合液およ
び10%酢酸を用いた薄層クロマトグラフィーで分析す
るとともに、エレクトロスプレーイオン化法による質
量分析を行った。その結果、‘香りの舞い’のスリッ
プとアイの主要色素は既知のマルビジン3,5ジグルコサ
イドであったが、変異体の主要色素はシクラメンでは
新規のデルフィニジン3,5ジグルコサイドであった
(Fig. 2)。以上の結果は、変異体ではデルフィニジンの3’
および5’位の水酸基のメチル化酵素をコードする遺伝
子がイオンビームの影響を受け、マルビジンへの代謝
が阻害されていることを示唆する。
本研究は生研センター異分野融合研究事業およ
び農水省先端技術高度化事業の支援を受けた。
Absorbance
(A)
(A) (B)
Fig. 1 Flowers of ‘Kaori-no-mai’(A) and mutant (B).
HO
HO
HO
0 10 20 30 40 50
Time (min)
Fig. 2 HPLC elution profiles detected by
absorbance at 530 nm and structures of
anthocyanins in slip of (A) ‘Kaori-no-mai’
and (B) mutant.
O
HO
OH O
(B) HO
O
HO
HO
HO
O
OH O
+
+
O
OCH3 OH
O
HO
OH
O
HO
OCH3 OH
O OH
OH
OH
OH
OH
O OH
OH