キリンソウと四季の彩り日記屋上緑化システム株式会社
技術顧問　山下 律正

化学突然変異技術でタケシマキリンソウの白花種を開発できたのは世界初。

その開発史を公開するのも世界初の公表となります。

突然変異で花色改良は「兆」低確率で生じると思われます。今回２０年近くの研究成果より花色に絞って特集をします。

目次

第１編　植物の突然変異はどの程度生じるか

第２編　白花タケシマキリンソウが発見されないのはなぜか。その安定化技術への挑戦

第３編　白花キリンソウ開発の過程で生じる葉色突然変異種

第４編　白花キリンソウ開発　白花系突然変異種

第５編　白花キリンソウ　詳細解説

第６編　白花キリンソウ　農林水産植物種類別審査基準に適合する形質情報

第１編　植物の突然変異はどの程度生じるか

 水田３ヘクタール３０００㎡には２７０万粒の米粒が撒かれていますが、冬季に緑葉を付けた耐寒性種の発生はゼロです。

自然界での突然変異は、DNAの複製ミスや宇宙線、紫外線などの影響で起こり、自然に発生する突然変異発生率は１０～１億分の１と言われていますが、この例を見ても特定の条件に合致する突然変異は、実際にはこの１億分の１以下です。

１.自然界における発生確率

自然界での突然変異は、DNAの複製ミスや宇宙線、紫外線などの影響で起こり、自然に発生する突然変異発生率は１０～１億分の１と言われています。

• 発生率: 個々の遺伝子レベルで見ると非常に低い確率ですが、植物は膨大な数の細胞と遺伝子を持っているため、広大な群落の中では数年に一度、特異な形質（色の違う花や形の違う葉）が見つかることがあります。
• 限界: 望む形質がピンポイントで現れる確率はさらに低く、商用利用可能な品種を見つけ出すには天文学的な時間と運が必要です。

２. 突然変異誘発技術による「変異の加速」

人為的に突然変異を引き起こす技術を用いると、発生確率は自然界の数百倍から数千倍にまで跳ね上がります。

• 化学突然変異（EMS等）: エチルメタンスルホン酸（EMS）などの変異誘発剤を使用する方法です。タケシマキリンソウの新品種開発（四季彩シリーズ等）でも採用されており、人為的な変化を促進することで、短期間に多様な変異個体を得ることが可能です。
• 放射線育種: ガンマ線や重イオンビームを照射し、DNA鎖を意図的に切断・再結合させます。

３.タケシマキリンソウを使った化学突然変異の発現について解説します。

草姿の変化として最初に現れるのがアルビノです。後に草姿の変化が現れ、最後に花色が判ります。

ここで重要なのはアルビノ・草姿・花色は別々に発生することから試験体を育種しないと後段階で発生する変化まで見る事ができないのです。

アルビノ発生は経時変化で変化がします。

１　発生株からの分離は、クローン枝が分離しても発生している元株に残した変異枝から側芽が発生し再現するかを確認する。

２　挿し芽用に切断する場合、挿し芽クローン枝が自律成長できる大きさまで切り離しはされない

３　アルビノ、キメラ、草丈等の原種に比べ劣性遺伝子が発現していると予想される場合、クローン栽培は日陰加湿状態で栽培する

４　クローン栽培から屋外栽培への移行はポット内に根が充満、挿し芽元から新芽の発生が移行の判断となる。

４. 突然変異率を左右する要因

変異がどの程度生じるかは、以下の条件によって大きく変動します。

• 処理濃度と時間: 誘発剤の濃度が高く、処理時間が長いほど変異率は上がりますが、同時に植物自体の生存率（致死率）も高まるため、最適なバランス（半数致死線など）を見極める必要があります。
• 植物の種と組織: 種子、球根、あるいは組織培養中の細胞など、どの段階で処理を行うかによって、変異の現れやすさが異なります。
• 選抜世代数: 変異が生じても、それが次世代に安定して受け継がれる（固定される）必要があります。通常、3世代程度の選抜を経て、クローン栽培などで形質を安定させます。

突然変異技術を用いて有用性の高い品種を作るには、条件の設定が重要なカギとなります。

第２編　白花タケシマキリンソウが発見されないのはなぜか。

－花色安定化技術への挑戦－

タケシマキリンソウが市場で注目を集めてから２０年近くなる。この間に種苗登録申請された品種は２０種近くに達するが、白花で登録申請されたタケシマキリンソウは無い。

タケシマキリンソウの研究者である筆者は、これまで多くの試験を行い百例近い突然変異体を作出してきたが、白花タケシマキリンソウが作出できたのは数件のみである。セダム種のツルマンネングサ、メキシコマンネングサ、タイトゴメでも数例作出しているが、葉の変異体、草姿の変異体の発生数に比べ圧倒的に少ない。

では、なぜタケシマキリンソウの花色変異体の発生が少ないのかを育種の立場から考えてみた。

原因としては、用いる化学変異剤が花色の遺伝子に対し効果を示さない。あるいは変異剤の種類が合っていないと考えられる。

ここでは、現在使用している化学変異剤での結果を踏まえ、発現した白花タケシマキリンソウのクローン作製の挑戦について紹介する。

一般のタケシマキリンソウのクローン作製は、非常に簡単に出来る植物種に分類される。

おおくの場合、ブログで紹介した処理の仕方より逸脱しなければおおよそ可能であるが、白花タケシマキリンソウについては大きく異なる。

変化の誘発は、変異源の濃度、接触時間、浸透剤種類などに多くの要素が有るが特有の影響は少ない。

確定した変異条件は実験例が少なく確定できないが、共通して判った条件は、浸透剤種類が重要な要素である。

興味を持って実験される場合は、参考にされたい。

研究する上で大切な事は後述するが、経代安定性である。セダム種、キリンソウ種などの生育環境を厳しい環境に適合させた植物は、気候の変動に左右されない代謝機能と草姿を維持して生き延びてきた種であり、突然変異で獲得した特性がそのまま継続する事は少ない。

写真：タケシマキリンソウ突然変異ライトグリーン株より発生した先祖帰り状況

写真：ライトグリーン株はタケシマキリンソウより突然変異で搾取した緑色丸葉種を基に作出した種

１世代前の緑葉が育種中に発生した。

タケシマキリンソウ第３世代の変異発生状況

突然変異処理で変異種をクローン栽培で育種中に発生した突然変異

その原因は、遺伝子による自己修復が原因と考えている。

生物は遺伝子が複製間違いをした場合、自己修復をすることができる。間違えた対合するアミノ酸を元に直す作業、断片化された遺伝子を元の配列に直す作業その他正常な状態に直す自己修復作業であり、内容は専門書を参照頂きたい。

タケシマキリンソウの花色変異はこの自己修復がされ易い箇所と言える。白色を作出してもクローン世代を重ねるに従い、元の黄花が出現し最後は黄花に自己修復される。

そのため、作出から種苗登録に至るまでの経過観察も5～10年程度の期間を要し形質の維持性を判断している。当然大半の作出種が遺伝子の自己修復機能で先祖帰りを生ずるが、クローン技術を駆使して種の安定性を確保した種だけが成果を勝ち得る。

この安定化するためクローン安定化技術が突然変異技術の核心部分であると言える。

写真　白花クローン育種試験　白花系種安定化試験

第３編　白花キリンソウ開発の過程で生じる葉色の突然変異種

突然変異技術で白花キリンソウ開発を進めると、まず目を引く変異は葉色の変化である。

これは、キリンソウの変異レベルの段階に関係なく処理をするとある程度の発生率で出現する。

発生は、白葉～黄緑色～緑黄色、白紅～オレンジ色とクロロフィルの減少とアントシアニンの比率の変化が中心に生じている。

葉色は植物が光合成をして成長に欠かせない要素であり、白葉、白紅色～オレンジ色は時間と共に薄まり緑葉に変化する。

白緑色～緑黄色は固定される場合が多く、タケシマキリンソウの色彩を豊かにできる。

斑の発生も多くみられるが、株の中で全葉に発生するにではなく一部の葉に発生する。また成長段階で斑色が新芽部分に集中し、繁殖期には緑葉と斑入り葉が混在する形態が一般的な斑入り種のライフスタイルとなる。

残念な事に葉色の変化と花色の変化は連動しない。

変化の誘発は、変異源の濃度、接触時間、浸透剤種類などに影響を受ける。

共通した条件は、変異源の濃度、接触時間が重要な要素である。

試験条件

季節

植物を突然変異処理する場合、生長点の活性度と、突然変異薬剤の活性時間が最適に適合させる事が重要になる。

成長点の活性度は高ければ良いのではない。

これまでの結果より、成長点は活性前の段階が最も良い結果を得ている。推測するに盛んに分裂が始まると遺伝子に作用する前に染色体の組合せが始まり遺伝子の組み換え効果が出ないのか、遺伝子の修復機構が働き組み換えた場所を修復するのではないかと思われる。

経験的に２月から４月の間は成長開始前で修復が緩慢成果なため効果が大きいのではないかと思われる。６月～９月の夏季では効果が劣る、もしくは発生しても成長の伴い遺伝子修復が見られる。

処理温度と時間

化学変異剤処理時間は、「No5　質問回答：できた植物は安全ですか？」で説明した

アルキル化剤の半減期を参照に温度と時間による可使時間を判断頂きたい

参照文献：人為突然変異　田中義麿　著　1938　養賢堂

を参照に浸漬時間を決めると良い

 薬剤濃度

化学変異剤濃度が上がれば浸透圧で枯死する

濃度が下がれば処理時間は長くなる。

化学変異剤浸漬時間は　試験季節、pH、処理数量、試験中の放置温度、　洗浄方法、により変わる。

一例

試験季節　　  　　：２月～４月

試験時間     　  　 ： ３hr～２４hr

変異剤濃度(EMS) ：１００～３０００ppm

pH　　　　　　    ：３～７

処理数量           　   ：１００体

試験中の保管温度  ：１０℃

洗浄回数            　  ： ３回

試験条件は、対象植物の品種、使用薬剤、添加剤により変化します。

実験結果：葉色変異種

タケシマキリンソウ　白黄葉　変異種

タケシマキリンソウ　白葉　変異種

タケシマキリンソウ　黄白葉　切り斑種

タケシマキリンソウ　白黄葉種

タケシマキリンソウ　オレンジ色葉種

タケシマキリンソウ　白緑葉種

第４編　白花キリンソウ開発　白色系突然変異作出種

白花キリンソウ開発過程でセダム系種についても同様の改良試験を実施

成果の３種について解説します。

花色の変化は遺伝子に存在する黄色を中心とした濃淡で発現するが、色調変化は

白色系のみならず濃黄色も同様に確率が低い。

変化の誘発は、変異源の濃度、接触時間、浸透剤種類などに多くの要素が有るが特有の影響は少ない。

確定した変異条件は実験例が少なく確定できないが、

共通して判った条件は、浸透剤種類が重要な要素である。

興味を持って実験される場合は、参考にされたい。

研究する上で大切な事は後述するが、経代安定性である。セダム種、キリンソウ種などの生育環境を厳しい環境に適合させた植物は、気候の変動に左右されない代謝機能と草姿を維持して生き延びてきた種であり、突然変異で獲得した特性がそのまま継続する事は少ない。

そのため、作出から種苗登録に至るまでの経過観察も5～10年程度の期間を要し形質の維持性を判断している。当然大半の作出種が遺伝子の自己修復機能で先祖帰りを生ずるが、クローン技術を駆使して種の安定性を確保した種だけが成果を勝ち得る。

この安定化するためクローン安定化技術が突然変異技術の核心部分であり、諸氏の発想とチャレンジを期待する。

白色花系　突然変異種

タケシマキリンソウベース　白花突然変異種

 タケシマキリンソウ種では最も白色度の高い改良種

タイトゴメベース　白花突然変異種

セダム系タイトゴメ種は葉のキメラ突然変異の発生確率も高いが稀に花の白色度の高い種も発生する。タイトゴメ種は遺伝子の復元力持ちよく、世代を経るに従い先祖帰りが発生し、クローンの安定性に欠ける。

タケシマキリンソウを白花に突然変異作出種

開発No３６B  白黄花　突然変異作出種

白黄色花系　突然変異種

白黄色花　開花期を通じて白黄色～黄白色の変化が見られる細葉のノコに大きい品種

白額と黄花系　突然変異種

メキシコマンネングサ　突然変異作出種

セダム系では黄色～黄白色の突然変異発生はあるが、額が白色、花は黄色の清楚なコントラストが

美しい

濃黄系変異種

四季彩４キリンソウPVP

花色の濃いくなる系統種。白色種と同じく発生は稀であり商業価値の有る品種としては　四季彩４キリンソウPVPが挙げられる。

耐候性も高い本種は、屋上緑化などのメンテナンスフリー場所に向く品種。隣接する屋上緑化を比較すると真価が判る。

 白色花を種苗登録するには、クローンの世代安定性が重要な要素となる。

作出は可能であるが、経代安定性が種苗登録のハードルのカギとなる。

草姿の変異は比較的安定性が高いが、花色については細心の注意を払い経代育種を

へて出願する必要がある。この点も作出しても登録に至らないハードルと言える。

第５編　白花キリンソウ農林水産植物種類別審査基準

農林水産植物種類別審査基準に適合する形質の分類に従い解説する。

４７花冠裂片の形はタケシマキリンソウと同形状

４８花冠裂片の表面の色は　白黄色を示す。

草姿写真

タケシマキリンソウと同形状を示す。

花序の長さと幅

タケシマキリンソウと同等

花冠裂片の形・大きさ

タケシマキリンソウと同等

茎の太さ：

タケシマキリンソウと同等

草姿

タケシマキリンソウと同等

第６編　白花キリンソウ　農林水産植物種類別審査基準に適合する形質の分類情報

農林水産植物種類別審査基準に適合する形質の分類を表す。

植物の種類：    Phedimus aizoon (L.) ‘t Hart（ホソバノキリンソウ種）

Phedimus kamtschaticus (Fisch.) ‘t Hart（エゾノキリンソウ種）

Phedimus takesimensis (Nakai) ‘t Hart（タケシマキリンソウ種）”

対象品種：白花キリンソウ

出願品種の形質及び特性

形質番号　　              形質名　　　　特　性　　　　　                  出願品種の階級値（特性値）　

１　草姿　　　　　全体の草姿　　　　　　　　　　　　              　直立性　  　2　　　   

２　分岐性　　　　分岐の発生の多少　　　　　　　　　            　　中　　   　 5　　　　

３　株張り　　　　株の最大幅(cm)　　　　　　　　　　       　     　広　　   　 7　　　　

４　草丈Ⅰ　　　　地際から植物体最頂部までの高さ(cm)                       中 　　  　７　　   　

５　草丈Ⅱ　　　　冬期地際から植物体最頂部までの高さ(cm)　　      低 　   　　3 　　      

６　茎の伸長程度　冬期の茎葉の伸長程度　　　　　　　　　　　 　 弱      　　 3　　   　

７　茎の長さⅠ　　最長の分岐の長さ(cm)　　　　　　　　　　　        中       　　 3 　      　

８　茎の長さⅡ　　冬期の最長の分岐の長さ(cm)                                         短     　　 3 　     　

９　茎の太さⅠ　　最長の分岐の中間部太さ(mm)　　　　　　　　        中    　  　3　          

10　茎の太さⅡ　　冬期の最長部の分岐の中間部太さ(mm)　　　　      細    　　　3            

11　茎の色        茎中間部の色　　　　　　　　　　　　　     　　　　  黄緑    　　1         　

12　茎の色Ⅱ　　　茎中間部の色　　　　　　　　　　　　　　　　     黄緑    　　1            

13　葉の着き方　　茎中間部の葉の着生角度　　　　　　　　　　       上向き 　   1            

14　葉形Ⅰ　　　　株中央部の葉の形　　　　　    　　　　　　　　　   Ⅱ型    　　2           

15　葉形Ⅱ　　　　冬期の株中央部の葉の形　　　　　    　　　　　　   Ⅱ型　   　2            

16　葉の彎曲程度　株中央部の葉の横断面の彎曲の強弱　  　　　　　    平    　 　2            

17　葉の反り程度　株中央部の葉の縦断面の反り　　　　　　  　　　    平    　 　2            

18　葉の鋸葉の有無　株中央部の葉の鋸葉の有無　　　　　 　　　　      有    　　2            

19　葉の鋸葉の形　株中央部の葉の鋸葉の形　　　　　　　　 　　　      鋸歯状 　2            

20　葉の鋸葉の大きさ　株中央部の葉の鋸葉の大きさ　　　　　　　      小 　     　2            

21　葉の先端の形　株中央部の葉の先端の形　　　　　　　　 　　　　  鋭形      　1            

22　葉の緑の色Ⅰ　葉表面の緑の色　　　　　　　　　　　　　 　　　    濃緑      　4            

23　葉の緑の色Ⅱ　冬期の葉表面の緑の色　　　　　　　　　　　　　    濃緑      　4   　   

24　葉のアントシ　冬期の葉のアントシアニン着色部位　　　    　　    　無 　     　1          

アニン着色部位                                                         

25　葉のアントシ　冬季のアントシアニンの色　　　　　　　　　　     桃　       １          

アニンの色                                                             

26　葉の斑の有無　斑の有無　　　　　　　　　　　   　　　　　　   　無     　   １      　

27　葉の斑の模様　成葉の斑の模様　　　　　　　　　　　　　　　　    無斑         　          

28　斑の色　　　　成長葉の斑の色                                                                      無                           

29　葉長Ⅰ　　　　株中央部最大葉の葉長(cm)　　　　　　　　　　      　中　      　4          

30  葉長Ⅱ　　 　 冬期の株中央部最大葉の葉長(cm)　　　　　　　　         短　      　3          

31　葉幅Ⅰ　　　　株中央部最大葉の葉幅(cm)　　　　　　　　　　　       短　　      2          

32  葉幅Ⅱ　　 　 冬期の株中央部最大葉の葉幅(cm)　　　　　　 　   　      短　     　 2          

33　葉厚さⅠ　　　株中央部最大葉の厚さ(mm)　　　　　　　　　　         薄　     　 2          

34  葉幅Ⅱ　 　　 冬期の株中央部最大葉の厚さ(cm)　　　　　  　　        　薄             １         

35  最大葉幅の位置　葉長に対する最大葉幅の位置　　　　　　　               中央部      5          

36　鋸葉の発生程度　葉先端からから見た発生範囲　 　　　　　　            中間部      5       　

37　葉の枚数Ⅰ　　最長分枝の葉の枚数（枚）　　　　　　　　　　　          多　    　 ７         

　　　　　　　　　　（着生葉と落葉痕跡を含めた数） 

38　葉の枚数Ⅱ　　冬季の最長分枝の葉の枚数（枚）　　　　　　　            中　　      5　     

　　　　　　　　　　（着生葉と落葉痕跡を含めた数）

39  花序の長さ　　花序先端から最下の花序分岐点         　　　　                   中　    　  5          

　　　　　　　　　　までの長さ(cm)

40　花序の幅　　　花序の最大幅(cm)                                                                  中　     　 5          

41　花の大きさ　　花の最大径(cm)                                                                       中　      　5          

42　がくのアント　がくのアントシアニン有無　　　　　　　 　   　　　 無               1           

　　　シアニンの有無　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

43　がくのアント　がくのアントシアニンの色　　　　　　　　　 　　    無               １         

　　　シアニンの色

44　花冠裂片の形　 花冠裂片の形　　　　　　　　　　　　　　           　披針形   　 １         

45　花冠裂片の長さ  花冠裂片の長さ(mm)　　　　　　　　　　　　   　 中　     　　5          

46　花冠裂片の幅　冠裂片の幅(mm)　　　　　　　　　　　　　　　      狭　     　　3          

47花冠裂片の表面の色　　冠裂片の表面の色　　　　　　     　　2904淡緑黄近傍色               

48  葯の色　　　　約の色　　　　　　　　　　　　　　　　　         　　 白黄　   　 １         

49　萌芽の早晩

地上部枯死後の冬至芽の伸長と葉の展開の早晩　　　　　　　　                 中　    　　3         

50　開花の早晩　　通常栽培条件下での開花の早晩　　　　　　  　　      中   　　　3         

51　冬季地上部の　冬季地上部の茎葉の枯死の有無　　　　　　　　　    無　   　　1          

　　　茎葉の枯死の有無

６．類似品種と明確に区別されることとなる出願品種の形質及び特性

　類似品種名　　　　形質名　　　　類似品種の特性　　　出願品種の特性　　　　      

　　タケシマキリンソウ　47                           黄色　　　　　　　　白黄色　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　48                           黄色　　　　　　　　白黄色　　　　　　   　

研究文献

人為突然変異　田中義麿　著　1938　養賢堂

新しい遺伝学　吉岡金市　著　1958,5,30　たたら書房

植物の栄養交雑　イ・グルシテェンコ著　1954,7,20　岩崎書店

植物の育種学　日向康吉　著　朝倉書店

植物の遺伝と育種　池橋　宏　著　養賢堂

夢の植物を創る　岡田吉美　著　東京化学同人

新版　植物の形を決める分子機構　岡田清孝　芳潤社

植物育種学各論　–作物の特性と育種-　日向　康吉・西尾　剛　共著　2003 12 20 文永堂出版

遺伝学の基礎　西尾　剛　編　2006 3 20 朝倉書店

農林水産省　農林水産植物種類別審査基準

作成：

屋上緑化システム株式会社

技術顧問　山下　律正