著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ソラナム・ヴィロスム（Solanum villosum、英名ヘアリーナイトシェード）は、ナス科に属し、染色体のセットを4組もつ四倍体の植物です。かつては雑草と見なされてきましたが、ビタミンやミネラル、グリコアルカロイドやフェノール類などの成分を含みます。アフリカやアジアの一部では葉野菜として食べられ、伝統医療にも使われてきました。一方で、生育環境の悪化や採りすぎ、集団ごとの遺伝的なばらつきにより、有用成分の量が安定しないことが課題とされています。

遺伝子の働きを調べたり品種を改良したりするには、植物に外から遺伝子を組み込む「形質転換」の技術が欠かせません。近縁の六倍体種ソラナム・ニグラムでは方法が確立されています。しかし両種は遺伝的背景が異なり、同じ培養条件への反応も違うため、その方法をそのまま応用することはできませんでした。研究チームは、土壌細菌アグロバクテリウムを使って遺伝子を組み込む方法を、ソラナム・ヴィロスム向けに効率よく安定した形で確立することを目指しました。

何を、どのように調べたか

まず、葉の切片（約0.6センチ四方）から新しい芽をよく再生させる培養条件を探しました。植物の芽の形成を促す植物ホルモンであるTDZまたはBAPを、0.1〜1.0mg/Lの5段階で与えました。それぞれ単独で与えた場合と、根や細胞の成長に関わるホルモンNAA（0.1mg/L）を組み合わせた場合とで比べています。培地にはいずれも、植物ホルモンの一種エチレンの働きを抑える硝酸銀（10mg/L）を加えました。1処理あたり20枚の切片を使い、実験は3回繰り返しました。

次に、抗生物質カナマイシンを0〜120mg/Lの濃度で与え、葉の切片がどの程度育たなくなるかを調べました。カナマイシンは、遺伝子が組み込まれた細胞だけを選び出すために使う薬剤です。

そのうえで、2つの遺伝子を組み込んだアグロバクテリウムEHA105株を葉の切片に感染させました。1つはカナマイシン耐性遺伝子（NPTII）、もう1つは緑色に光るタンパク質の遺伝子（GFP）です。暗所で3日間一緒に培養した後、選抜用の培地で芽を再生させました。得られた植物についてはGFPの光を顕微鏡で観察し、遺伝子が組み込まれているかをDNAの検出（PCR）で確かめました。さらに、自家受粉で得た次世代（T1世代）の芽生えについても、遺伝子をもっているかどうかと、GFP遺伝子が実際に働いているか（RNAの検出）を調べました。

主な報告結果

遺伝子導入の効率は81%を超えました。カナマイシンに耐性を示して再生した植物の約90%が正常に育ち、強いGFPの光を示しました。カナマイシン耐性を示した9系統すべてで、GFP遺伝子の組み込みがPCRで確認されました。遺伝子を導入していない野生型では検出されませんでした。

GFPの光は葉、茎の先端の成長点、つぼみ、成熟した果実で観察されました。成長の段階から花や実をつける段階まで、遺伝子が安定して働いていたことになります。次世代では、9系統すべてでGFPが光る個体と光らない個体が分かれて現れました。光る芽生えはカナマイシン耐性遺伝子をもっており、GFP遺伝子の働きも確認されました。光る個体と光らない個体の間で、子葉の大きさや胚軸の長さ、発芽時期に目立った違いは見られなかったと報告されています。

この方法の土台となったのは、芽を再生させる条件の検討です。TDZ 1.0mg/L単独では、芽が出た切片は50%（20枚中10枚）、切片1枚あたりの芽の数は平均1.55本にとどまり、伸びも遅いものでした。これに対し、NAA 0.1mg/LとTDZ 0.75または1.0mg/Lを組み合わせると、すべての切片から芽が出ました。1枚あたりの芽の数は、それぞれ6.5本と7.8本に増えました。最も効率が高かったのはTDZ 1.0mg/LとNAA 0.1mg/Lの組み合わせです。この条件では芽がいずれも形が正常で勢いよく育ち、植物ホルモンを含まない培地に移すと多くが4週間以内に根を出しました。

カナマイシンの検討では、100mg/Lで4週間後に切片の99.5%が褐色になるか枯れました。120mg/Lでは3週間ですべてが枯れました。研究チームは、100mg/Lを選抜に用いる濃度としました。

この報告が示すこと

研究チームは、少量の葉を材料に、2か月以内の培養で遺伝子を組み込んだ植物を得られる、速くて信頼性の高い方法を確立したと結論づけています。この方法は、ソラナム・ヴィロスムの遺伝子の働きの研究や品種改良の手段になるとしています。また、ステロイドアルカロイドやフラボノイドなどの有用成分がつくられる仕組みの解明にも役立つとしています。

近縁種ソラナム・ニグラムでは、同じホルモンの組み合わせで2つの現象が増えたと報告されています。芽になりきらない細胞の塊（カルス）ができる現象と、芽が水っぽく異常になる現象です。今回はどちらも目立ちませんでした。研究チームはこの違いについて、2つの可能性を挙げています。1つは硝酸銀を加えたことです。もう1つは、2つのナス属の種の間で、芽の形成を促すホルモン（サイトカイニン）を受け取る受容体の感受性が異なるという、種の違いです。どちらが原因かは確かめられていません。また、根を出させる前に形の正常な芽だけを選んだことも、結果に影響した可能性があるとしています。

原著論文の著者・所属：Chun-Lan Piao（Key Laboratory of Quality and Safety Control for Subtropical Fruit and Vegetable, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, College of Horticulture, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, China）、Min-Long Cui（Key Laboratory of Quality and Safety Control for Subtropical Fruit and Vegetable, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, College of Horticulture, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Chun-Lan Piao, Min-Long Cui. Development of an Efficient Agrobacterium-Mediated Transformation Protocol for the Tetraploid Medicinal and Vegetable Species Solanum villosum Mill.. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-10. DOI: 10.3390/plants15203103. 原著ライセンス：CC BY.