トウモロコシ子実の炭水化物合成に対するsugary-1およびbrittle-1の遺伝子作用

抄録

スウィートコーンの質的改良に関する基礎的知見を得るため，トウモロコシの胚乳形質に関与する遺伝子sugary-1(su₁)，brittle-1(bt₁)およびそれらの2重劣性型舳su₁bt₁の炭水化物合成に及ぼす作用を明らかにする。su₁をもつスウィートコーンの自殖系WI453，WI5125にbt₁をもつデントコーンの自殖系Oh43を交雑し，6回の連続戻し交雑後に選抜されたスウィートコーンの遺伝的背景をもつ同質遺伝子系統を供試した。同質遺伝子系統間のF₁雑種の自殖F₂種子を受粉後16目目より2日おきに採取し，生体重，乾物重，還元糖，ショ糖，水溶性多糖類(WSP)，澱粉の豊熟に伴なう消長を調べた。生体重は受粉後25日までいずれの遺伝子型でも増加し続けるが，それ以後のbt₁，su₁bt₁での生体重の減少は著しく，顕著なしわ粒となった。su₁では受粉後34目まで正常型よりも高い生体重を示した。su₁の乾物重は正常型と同様に成熟期まで増加したが，37日以後の両者の差は明瞭となった。bt₁，su₁bt₁の乾物重の増加は豊熟初期に停止した。su₁，bt₁，su₁bt₁の最終乾物重は正常型の78，40，29%であった。豊熟初期におけるbt₁，su₁bt₁の還元糖およびショ糖含量はきわめて高く，受粉後22日ではsu₁の約5倍のショ糖含量を示した。スゥィートコーンのtextureに関連する重要な成分であるWSPの含量はsu₁で特異的に高く，豊熟初期のsu₁ではショ糖が主にWSPに変換されることを示唆する。軌のWSP含量は正常型と同様にきわめて低かった。su₁bt₁のWSP含量は受粉後19日および22日の平均値で1粒当たり4.0mgであり，su₁の約16%であった。su₁bt₁のWSP含量はbt₁の約2倍であった。su₁，bt₁，su₁bt₁では澱粉合成が抑制され，最終的な澱粉含量は正常型の53，20，6%であり，正常型よりも著しく減少した。2重劣性型su₁bt₁結果は炭水化物の生成に関して，bt₁，はsu₁に対して上位であることを示す。これまで，スウィートコーンの育種は澱粉合成を抑制し，胚乳内に多量の糖を蓄積する効果をもつsu₁，sh₂などの遺伝子を利用して行なわれてきた。sh₂はsu₁に比較して，ショ糖含量を増大させることには有効であったが、su₁に特徴的た成分であり，スウィートコーンのtextureに関連するWSPをほとんど含まない欠点がある。本研究において得られた結果から，糖含最を増大さ竜，かつWSPをある程度保持する新しいスウィートコーソを育成するための素材のひとつとして，2重劣性型su₁vt₁が有効であると結論した。