ハクサイ根こぶ病抵抗性の分子遺伝学的解析と育種への応用

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マップベースクローニングによりハクサイ根こぶ病抵抗性遺伝子Crr1のゲノム領域を同定した。このcDNAをクローニングし、35Sプロモーターの下流に連結した形質転換用ベクターを作成し、シロイヌナズナに形質転換した。T_2世代からKm選抜培地で生育したシロイヌナズナ計19系統の抵抗性を調べた。接種検定では、供試したすべの元品種のコロンビアの根部は著しく肥大して地上部の生育が阻害された。19系統の形質転換体の中で、7系統29個体が抵抗性を示した。導入したcDNAは根こぶ病抵抗性を付加可能な遺伝子と判断した。Crr2の座乗領域を特定するため、Crr2近傍の2つのマーカー間18kbで、抵抗性と罹病性のゲノムが組換えを生じた複数個体のF_3を調べたところ、いずれも抵抗性を示し、Crr2の座乗位置はこの2つのマーカー間であると推測された。座乗位置をさらに12.7kbまで絞り込み、当該領域のエクソンがCrr2を構成するものと考えられた。単離したCrr3候補遺伝子は病害抵抗性遺伝子に類似の配列を有していた。遺伝解析に使用した1系統(AN F2-446)は抵抗性遺伝子様配列の第2イントロン付近の領域を挟んで下流側が罹病性親系統ホモ型、上流側がヘテロ型だった。AN F2-446は抵抗性であるため、抵抗性遺伝子様配列の第2エクソンより上流が抵抗性に関与すると推測された。根こぶ病はハクサイのみならずアブラナ科の野菜やナタネに甚大な被害を及ぼしている。3種類の抵抗性遺伝子 (Crr1、Crr2、Crr3) の単離とその構造解析を試み、Crr1については遺伝子導入により感受性のシロイヌナズナに抵抗性が付与されたことから抵抗性遺伝子であると断定した。またCrr1とCrr3はいずれも防御反応に関する遺伝子に共通の構造を有していたが、Crr2は若干異なる配列であった。これはCrr1とCrr3が抵抗性に直接的に作用する遺伝子であるのに対して、Crr2自身は抵抗性を発揮せず、Crr1の発現を促進する作用をもちそれぞれ機能が異なるためと考えられた。根こぶ病の抵抗性遺伝子が単離、同定された初めての例である。