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

倍数体キリンソウ種の用途について

－タケシマキリンソウの倍数体作出方法の開発－

Uses of polyploid Phedimus takesimensis species -Development of a method to produce polyploidPhedimus takesimensis –

作物の品種改良は食料流通や消費者の選択に合わせた要求に沿って重要な柱となって要る。

特に、見た目、利用しやすい大きさに改良する事はその利用価値を高める点でも重要な事となっている。

改良は食品のみならず園芸や環境植物にも応用され、進化する都市環境に適合できる高環境耐性や、新たな価値創造の手法となる。

Crop breeding is an important pillar in meeting the demands of food distribution and consumer choice. In particular, improving crops to improve their appearance and size for easy use is important in terms of increasing their value. Breeding is applied not only to food but also to horticultural and environmental plants, providing high environmental resistance that can adapt to evolving urban environments and creating new value.

1. 背 景

細胞のDNA量が、植物の大きさをどのように影響するかを理解することは、品種改良の上で重要であるだけでなく、品種の価値を向上する研究につながる。倍数化して細胞の中にある核内のDNA量が増加させると、 植物のサイズが比例して大きくなるが、条件により小さくなる場合も有る。

今回はタケシマキリンソウ種を用いて、さらなる利用価値を目指し「倍数化キリンソウ種の利用価値について」と題し、倍数化したキリンソウ種とその特性を連載で紹介する。

植物体の大型化や品質の向上目的の品種改良に、コルヒチンで薬剤処理を施して染色体のセット数を人為的に増やし、3 倍体、4 倍体といった多倍体を作成する方法が用いられている。（図１）

Background Understanding how the amount of DNA in a cell affects the size of a plant is not only important for breeding, but also leads to research that improves the value of the variety. When the amount of DNA in the nucleus of a cell is increased by doubling, the size of the plant increases proportionally, but it may also become smaller depending on the conditions. In this article, we will introduce the doubling of Phedimus takesimensis species and their characteristics in a series titled “The Usefulness of Doubling of Doubling of Phedimus takesimensis Species,” aiming to further increase their value. To breed plants with the aim of increasing the size and improving their quality, a method is used in which the number of chromosome sets is artificially increased by treating the plant with colchicine, creating polyploids such as triploids and tetraploids. (Figure 1)

倍数とは、生物が持っている染色体のセット数で、自然では2セットが標準であるが、種により何セット持つかを「倍数性」といい、倍数性が変化した個体を「倍数体」と言いう。例えば、動植物など多くは、生存に必要な最低限の染色体１セット（1C）を 2 持つ 2 倍体（2C）だが、染色体を２セット以上持つ生物体のことを多倍体と呼ぶ。植物では 3 倍体（3C）、4 倍体（4C）、6 倍体（6C）などの様々な倍数体に改良され3 倍体のバナナや 4 倍体のジャガイモなどがこれにあたる。

特に切り花では多くが4 倍体に改良され、植物全体の大型化、環境に対する適応性向上に利用している。この倍数化手法にコルヒチンなどの薬剤を使って人工的に倍数化を用いてきた。

Ploidy is the number of sets of chromosomes that an organism has. In nature, two sets is the standard, but the number of sets a species has is called “polyploidy,” and an individual with a changed ploidy is called a “polyploid.” For example, most animals and plants are diploid (2C), which means they have two of the minimum one set of chromosomes (1C) required for survival, but organisms with two or more sets of chromosomes are called polyploids. Plants have been improved to various ploidy types, such as triploid (3C), tetraploid (4C), and hexaploid (6C), and examples of this include triploid bananas and tetraploid potatoes. Many cut flowers in particular have been improved to tetraploid, which is used to make the plant larger and more adaptable to the environment. This ploidy method has been used artificially, using drugs such as colchicine.

図 1 コルヒチン処理による倍数化で、核内の DNA 量が増加すると 細胞が大きくなり、植物も大きくなる

しかし、倍数化のセット数が増えて４ 倍体（4C）、12 倍体（12C）、36 倍体（36C）と増加すると比例して細胞が大きくなるかと言えばそうでもない。植物の大きさと倍数体数は比例せず、ある倍数を上限として縮小化に向かう現象があらわれる事がある。この事から、倍数体処理はその方法が重要で、2 倍体（2C）、4 倍体（4C）を目標に処理を行い効果確認の後、更なる処理が有効かを判断しなければならない。

Figure 1 When polyploidization is achieved by colchicine treatment, the amount of DNA in the nucleus increases, resulting in larger cells and larger plants. However, as the number of polyploidization sets increases to tetraploid (4C), 12ploid (12C), and 36ploid (36C), the cells do not necessarily become larger in proportion. The size of the plant is not proportional to the number of polyploids, and there is a phenomenon in which the plant shrinks beyond a certain polyploid number. For this reason, the method of polyploidization is important, and it is necessary to perform treatment with the aim of achieving diploid (2C) and tetraploid (4C), and then confirm the effect before deciding whether further treatment is effective.

５.　研究成果まとめ

１　コルヒチン処理条件を同一にしても、試験体の品種間差により、効果は異なった。

２　発現の仕方を考察すると、タケシマキリンソウに突然変異処理により生じた変異点がコルヒチンの発現差を生じさせていると推察される。

３　試験に使用した試験体の特徴は

開発番号：No58 は発芽より成長期（萌期）の葉の展開方法を特徴としている。

開発番号：No71は成長後の耐候性を特徴としている。

開発番号：四季彩４は発芽初期、濃緑葉、強健を特徴としている。

開発番号：ケ85RGは発芽初期、ライトグリーン葉、強健を特徴としている。

これらの特徴と、倍数体の草姿を考察すると

• 突然変異により草姿を縮小型改良した品種では、成長初期（萌期）の草姿が突然変異前の原種に近い草姿になる。
• 一方、突然変異処理により草姿の大きさを変更していない品種では、コルヒチン効果で大型化が顕著にみられた。
• 倍数体効果は葉の大きさ、草丈、茎太さの総じて草姿に影響を及ぼし、葉の色調、葉形には影響しなかった。

5. Summary of research results 1. Even when the conditions for colchicine treatment were the same, the effects differed depending on the variety of the test specimen. 2. Considering the manner of expression, it is presumed that the mutation points caused by the mutation treatment in Phedimus takesimensis cause the difference in colchicine expression. 3. Characteristics of the test specimens used in the test Development number: No. 58 is characterized by the way the leaves unfold during the growth period (emergence) from germination. Development number: No. 71 is characterized by weather resistance after growth. Development number: Shikisai 4 is characterized by early germination, dark green leaves, and robustness. Development number: Ke 85RG is characterized by early germination, light green leaves, and robustness. Considering these characteristics and the plant appearance of the polyploids In varieties whose plant appearance has been improved by mutation, the plant appearance during the early growth period (emergence) is close to that of the original species before the mutation. On the other hand, in varieties in which the size of the plant had not been changed by mutation treatment, the colchicine effect significantly increased the plant’s size. The polyploid effect affected the plant’s overall appearance in terms of leaf size, plant height, and stem thickness, but had no effect on leaf color or shape.

６.　研究成果の考察

 　　①　突然変異処理により大型化した品種で、発芽初期に原種と同様な発芽・成長初期（萌期）の草姿が同様な場合は、さら　　に大型化する事が期待できる。

• ②　葉色、味、薬効果等の草姿に影響しない特徴には変化が生じない。
• ③　①と②を考慮した植物開発は、突然変異処理により葉色、味、薬効果等の草姿に影響しない特徴改善を行い、コルヒチン処理により大型化する事で商品価値を増大させることが可能となる。
• ④　コルヒチン処理時にサイトカイニン・ジベレリンの植物ホルモン剤を併用する事で多枝化と細胞増大化でより大きな細胞を作り、原種の３～４倍の大型種を作る可能性を秘めている。
• ⑤　④を作成する手順は

１：突然変異処理で目標特長が発揮できる原種を作出

２：④で完成した突然変異種を用いて④の手順で作成する。

6. Discussion of research results ① If a variety that has become larger through mutation treatment has the same plant appearance at the initial stage of germination and growth (emergence) as the original species, it can be expected to become even larger. ② There will be no change in characteristics that do not affect the plant appearance, such as leaf color, taste, and medicinal effects. ③ Plant development that takes into account ① and ② can increase commercial value by improving characteristics that do not affect the plant appearance, such as leaf color, taste, and medicinal effects, through mutation treatment, and by increasing the size through colchicine treatment. ④ By using the plant hormones cytokinin and gibberellin in combination with colchicine treatment, it is possible to create larger cells through multiple branches and cell enlargement, and create a species that is 3 to 4 times larger than the original species. ⑤ The steps to create ④ are 1: Create an original species that can exhibit the target characteristics through mutation treatment 2: Create the mutant species completed in ④ using the steps in ④.

技術顧問　山下律正

Technical Advisor: Ritsumeikan Yamashita

参照文献：

2007 年 12 月 4 日 独立行政法人 理化学研究所

DNA の量によって植物の大きさが決まる新たな仕組みを解明 – 植物の核内倍加は染色体のセット数を変えずに DNA 量を増やすメカニズムが働く –