無花粉スギの苗木量産技術を開発 - 森林総研

森林研究・整備機構森林総合研究所(森林総研)、新潟大学、新潟県森林研究所、ベルティの研究グループは2022年2月28日、無花粉スギの判別手法と量産法を確立し、論文および「スギの雄性不稔遺伝⼦ MS1 判別マニュアル」を公開したことを発表した。

人工林の約44％を占めるスギは、日本で最も重要な樹種である一方、毎年春に大量の花粉を放出し、それを一因としたスギ花粉症は日本の人口の約40%に見られる。これは日本の深刻な社会的および公衆衛生上の問題であり、解決すべき課題としてさまざまな取り組みが行われている。

森林総研らが行った研究は、未熟種子を培養し、無花粉スギの要因となる遺伝子(MSI)を目印として用いることで、生産する苗木を全て無花粉スギにすることを確認したというものだ。さらにこれらは、組織培養技術を駆使することにより試験生産にとどまらず、商業規模での大量生産も可能にするという。

未熟種子組織からの無花粉スギの増殖の過程。(A)未熟種子を球果から取りだし、培地に静置すると2〜3ヶ月後にカルスの増殖が観察される。(B)DNA鑑定により無花粉スギとなるカルスを選び出し成熟させることで不定胚が得られる。(C)不定胚は種子に相当する組織であり、発芽が可能である。(D)一個体ずつ専用の容器に入れて育苗し出荷可能な大きさまになるまで育成する(出典:森林総研プレスリリース)

7月中旬から下旬に成熟する前のスギの球果を採取し、未熟な種子を取り出す。これらを培地で2〜3ヶ月程培養することで細胞の塊(カルス)となる(上図A)。

カルスには花粉を生産するスギとみ花粉スギが1:1の割合で含まれていることから、そこから無花粉スギを取り出す必要がある。

一部のカルスを取り出し、市販のDNA抽出試薬の中に入れ煮沸し、上澄みを使用してPCRで遺伝子を増幅し電気泳動でバンドパターンを確認する。

無花粉スギに特徴的なバンドパターンが観察されたカルスを新しい培地に移し、培養を継続して成熟させると不定胚と呼ばれる組織(上図B)となる。不定胚は種⼦のように発芽し、苗となる(上図CおよびD)。得られた苗をポットに移して育苗するが、この時点ですべての苗が無花粉スギとなるのだ。

DNA鑑定による無花粉スギ系統の判別。(A)少量のカルスを取りDNA抽出を使用する。(B)市販のDNA抽出試薬にカルスを加え5分間煮沸してDNAを溶出させた後、上澄みの溶液をDNA鑑定に使用する。(C)下の方に沈殿して見える白い塊は、試薬に含まれている樹脂とカルスの残渣である。PCRにより無花粉スギの原因となる遺伝子(MSI)を増幅後、電気泳動で分析する。(D)得られたバンドパターンから無花粉スギとなるカルスを判別する(出典:森林総研プレスリリース)