特開 2015-57950 遺伝子組み換えイネ科植物、その種子又は種子の加工品の生産方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-57950(P2015-57950A)

(43)【公開日】2015年3月30日

(54)【発明の名称】遺伝子組み換えイネ科植物、その種子又は種子の加工品の生産方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20060101AFI20150303BHJP

【ＦＩ】

   A01G31/00 601A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-191472(P2013-191472)

(22)【出願日】2013年9月17日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度農林水産省「スギ花粉症治療薬候補となるコメの開発」委託事業に係わる、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】藤井 裕二

(72)【発明者】

【氏名】南藤 和也

(72)【発明者】

【氏名】大島 玲子

(72)【発明者】

【氏名】河岡 明義

【テーマコード（参考）】

2B314

【Ｆターム（参考）】

2B314MA01

2B314MA12

2B314MA17

(57)【要約】

【課題】本発明は、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を向上させることのできる品質の良好な遺伝子組み換えイネ科植物、その種子又は種子の加工品の生産方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、２０〜３０℃の水耕水を用いて遺伝子組み換えイネ科植物の水耕栽培を行う、遺伝子組み換えイネ科植物、その種子又は種子の加工品の生産方法を提供する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２０〜３０℃の水耕水を用いて遺伝子組み換えイネ科植物の水耕栽培を行う、遺伝子組み換えイネ科植物の生産方法。

【請求項2】

２０〜３０℃の水耕水を用いて遺伝子組み換えイネ科植物の水耕栽培を行う、遺伝子組み換えイネ科植物の種子又は種子の加工品の生産方法。

【請求項3】

水耕水のＥＣが０．６ｍＳ／ｃｍ以上である、請求項１又は２に記載の生産方法。

【請求項4】

少なくとも登熟期の期間中水耕栽培を行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遺伝子組み換えイネ科植物又はその種子の生産方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、イネの養分吸収の適水温は３０℃前後であること、及び、出穂までの生育前半に水温の影響を強く受け、２５℃より低くなると収量が減り、２０℃以下ではほとんど稔実しないことが記載されている。

【0003】

非特許文献２には、水稲の生育において、水稲の生育及び収量は幼穂分化期ころまでは主として水温に、幼穂発育の後期ころまでは気温と水温の両方に、そして出穂直前から以降は主として気温に左右されることが記載されている。また、生育に対する適温は生育の時期によって異なり、移植直後では水温３８℃くらいまでは高いほど良く、出穂後は出穂前より低い２１〜２３℃で登熟が良く収量も多いことも記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】高辻正基「植物工場の基礎と実際」裳華房、１９９６年３月３０日出版

【非特許文献2】角田公正、星川清親、石井龍一「基礎シリーズ 作物入門」実教出版、１９９８年６月出版

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし遺伝子組み換え植物は一般に非遺伝子組み換え植物よりも稔実させることが難しい。上記非特許文献１及び２はこのような遺伝子組み換え植物における稔実困難性の問題を考慮した記載がないことから非遺伝子組み換えイネを対象としていることが明らかである。通常のイネの生育条件で遺伝子組み換えイネを栽培すると、稔実率が非常に低く、効率のよい生産ができなかった。

【0006】

本発明は、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を向上させることのできる、品質の良好な遺伝子組み換えイネ科植物、その種子又は種子の加工品の生産方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の〔１〕〜〔４〕を提供する。
〔１〕２０〜３０℃の水耕水を用いて遺伝子組み換えイネ科植物の水耕栽培を行う、遺伝子組み換えイネ科植物の生産方法。
〔２〕２０〜３０℃の水耕水を用いて遺伝子組み換えイネ科植物の水耕栽培を行う、遺伝子組み換えイネ科植物の種子又は種子の加工品の生産方法。
〔３〕水耕水のＥＣが０．６ｍＳ／ｃｍ以上である、〔１〕又は〔２〕に記載の生産方法。
〔４〕少なくとも登熟期の期間中水耕栽培を行う、〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載の生産方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を向上させることができ、品質の良好な遺伝子組み換えイネ、その種子又は種子の加工品の効率的な生産を可能とする。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の適用対象は、遺伝子組み換えイネ科植物である。イネ科（Ｐｏａｃｅａｅ）植物としてはイネ（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ、Ｏｒｙｚａ ｇｌａｂｅｒｒｉｍａ）、コムギ（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ）、オオムギ（Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ）、カラスムギ（Ａｖｅｎａ ｆａｔｕａ）、ライムギ（Ｓｅｃａｌｅ ｃｅｒｅａｌｅ）、キビ（Ｐａｎｉｃｕｍ ｍｉｌｉａｃｅｕｍ）、アワ（Ｓｅｔａｒｉａ ｉｔａｌｉｃａ）、ヒエ（Ｅｃｈｉｎｏｃｈｌｏａ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ）、トウモロコシ（Ｚｅａ ｍａｙｓ）、シコクビエ（Ｅｌｅｕｓｉｎｅ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ）、モロコシ（Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒ）、タケ（Ｂａｍｂｕｓｅａｅ）、マコモ（Ｚｉｚａｎｉａ ｌａｔｉｆｏｌｉａ）、サトウキビ（Ｓａｃｃｈａｒｕｍ ｏｆｆｉｃｉｎａｒｕｍ）、ハトムギ（Ｃｏｉｘ ｌａｃｒｙｍａ−ｊｏｂｉ ｖａｒ．ｍａ−ｙｕｅｎ）等が例示される。このうち、イネが好ましい。

【0010】

遺伝子は特に限定されない。また、遺伝子組み換えの目的は特に限定されず、品種改良であってもよいし、医薬又は食品としての遺伝子組み換えイネ科植物の生産であってもよく、後者であることが好ましい。

【0011】

本発明においては、２０℃〜３０℃の水耕水を用いて水耕栽培を行う。これにより、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を向上させることができる。水耕水の温度は２０℃〜３０℃の範囲であれば変動してもよいが（好ましくは温度差３℃以内）、水耕栽培の間を通じて２０度未満および３０℃を超えないように調整される。室外の日中最高気温が２０℃以下又は日中最低気温が１０℃以下のとき（例えば１２月〜４月）は、水耕水の温度は２０℃〜２９℃の範囲を外れないように調節することが好ましく、２１℃〜２８℃の範囲を外れないように調節することがより好ましく、２２℃〜２７℃に調節することが更に好ましい。

【0012】

室外の日中最高気温が２０℃を超える又は日中最低気温が１０℃を超えるとき（例えば７月〜１１月）は、水耕水の温度は２１℃〜３０℃の範囲を外れないように調節することが好ましく、２２℃〜２８℃の範囲を外れないように調節することがより好ましく、２３℃〜２７℃の範囲を外れないように調節することが更に好ましく、２２℃〜２７℃の範囲を外れないように調節することが更により好ましい。

【0013】

水耕水の温度調整は、冷やす場合はチラー（空冷式、水冷式等）、暖める場合はボイラー等の公知の装置で行えばよい。

【0014】

水耕水のＥＣ値（電気伝導度）が０．６ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましい。これにより、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を顕著に向上させることができる。ＥＣの上限は好ましくは１．５ｍＳ／ｃｍ以下である。ＥＣ値は、栽培機関を通じて一定である必要はなく、例えば、０．２ｍＳ／ｃｍ〜０．４ｍＳ／ｃｍの範囲で変化してもよい。ＥＣ値はポータブル型のＥＣ測定装置等の機器で測定することができる。

【0015】

水耕栽培の方式は特に問わない。水耕液にイネ科植物の根部を浸漬させる方式、水耕液を噴霧又は散水する方式が例示され、通常は前者である。

【0016】

水耕水のイネ科植物に対する適用量は特に限定されない。浸漬する場合には通常１株あたり１０００ｃｍ³〜２７０００ｃｍ³であり、噴霧又は散水する場合には通常１株あたり１０００ｃｍ³〜２７０００ｃｍ³である。

【0017】

水耕液は、無機成分、炭素源、ビタミン類、アミノ酸類および植物ホルモン類等の成分を含んでいてもよい。

【0018】

無機成分としては、窒素、リン、カリウム、硫黄、カルシウム、マグネシウム、鉄、マンガン、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素、ヨウ素、コバルト、珪素等の元素、および、これらの元素から選ばれる１以上の元素を含む無機塩が例示される。該無機塩としては例えば、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸ナトリウム、リン酸１水素カリウム、リン酸２水素ナトリウム、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ホウ酸、三酸化モリブデン、モリブデン酸ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化コバルト、珪酸等、これらの水和物が挙げられる。無機成分は、１種であってもよいし２種以上の組み合わせであってもよい。

【0019】

水耕液は、窒素、リン及びカリウムを必須元素として含むことが好ましい。よって、上述の無機成分の具体例のうち、窒素、リン、カリウム、窒素を含む無機塩、リンを含む無機塩、およびカリウムを含む無機塩が好ましく、窒素、リン、カリウム、および、窒素を含む無機塩がより好ましい。水耕液中の無機成分の濃度は、窒素の場合は１０ｍｇ/Ｌ〜４０ｍｇ／Ｌであることが好ましく、リンの場合２０ｍｇ／Ｌ〜４０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。カリウムの場合、それぞれの水耕液中の濃度が、３０ｍｇ／Ｌ〜１８０ｍｇ／Ｌであることが好ましい。

【0020】

本発明においては、水耕液として公知の一般水田用配合肥料を用いてもよい。これらの水耕液は、必要に応じて適宜希釈等して用いてもよい。

【0021】

水耕液の組成は、イネ科植物の成長期に応じて変化させてもよい。また、栽培中は水耕液を適宜交換することが好ましい。

【0022】

水耕液の調製方法は特に限定されない。水耕液組成を混合し調製してそのまま用いてもよい。

【0023】

水耕栽培の際、通常は支持体を用いる。支持体は栽培中遺伝子組み換えイネ科植物を固定する（根を張る、挿し付ける）ことができる。支持体としては砂、赤玉土等の自然土壌；籾殻燻炭、ココナッツ繊維、バーミキュライト、パーライト、ピートモス、ガラスビーズ等の人工土壌；発泡フェノール樹脂、ロックウール等の多孔性成形品などが例示される。水耕栽培の際、支持体は水耕液にて湿潤させるか、又は支持体を水耕液中に浸漬させることが好ましい。

【0024】

本発明の生産方法において、水耕栽培を実施する期間は、苗の定植から収穫までの全期間（栄養成長期（播種から穂分化）、生殖成長期（出穂まで）及び登熟期（収穫まで））でもよいし一部の期間であってもよいが、全期間であることが好ましい。また、上記の通り水耕水の温度を調整して水耕栽培を実施する期間は、少なくとも登熟期を含むことが好ましく、短日処理時〜開花期を含むことがより好ましい。登熟期を含む場合には、収量が増加する。また、適用期間の季節は問わない。通常は冬季又は夏季である。

【0025】

水耕栽培は屋内外のいずれで実施してもよいが、栽培条件の制御が容易であるので、屋内で実施することが好ましい。屋内で水耕栽培を実施する場合の施設は特に限定されず、いわゆる植物工場の施設が例示される。施設は、室内温度制御手段、光照射量制御手段、水耕水温度制御手段等の水耕栽培条件制御手段を備えていてもよい。施設は地上でもよいし地下でもよいが、自然光による光照射を行う場合には、施設の壁面の少なくとも一部は地上に位置し、その一部に採光用の窓を有していることが好ましい。施設は密閉であってもよいし開放窓を有する開放型であってもよい。ただし、環境影響評価を終えていない場合は、カルタヘナ法に遵守し、花粉の飛散時は飛散を防止しした環境で栽培する。

【0026】

水耕栽培の施設は、循環扇などの送風装置を備えていてもよい。循環扇を用いる場合風速は通常２〜３ｍ／秒に調整することができる。また運転時間は１５〜３０分／時間を２４時間とすることもできる。植物に乾燥などのストレスがかからない程度の使用とすることが好ましい。

【0027】

水耕栽培の際の室内温度は、通常は２０℃〜３０℃の範囲を外れないように調節され、冬季は２０℃〜２６℃の範囲を外れないように調節することが好ましく、夏期は２５℃〜３５℃の範囲を外れないように調節することが好ましい。室外温度との差は通常１℃〜２５℃であり、冬季は１５℃〜２５℃であることが好ましく、夏期は１℃〜３℃であることが好ましい。室内温度の最低値と最高値の差は５℃〜２０℃であることが好ましく、５℃〜１０℃であることがより好ましい。

【0028】

室内湿度は、通常は４５％〜１００％であり、冬季は４５％〜９０％であることが好ましく、夏期は７０％〜１００％であることが好ましい。室外湿度との差は通常５％〜２０％であり、冬季は５％〜２０％であることが好ましく、夏期は１０％〜２０％であることが好ましい。室内湿度の最低値と最高値の差は１０％〜５０％であることが好ましく、１５％〜４５％であることがより好ましい。

【0029】

植栽間隔は、通常は２０本／ｍ²〜１００本／ｍ²であり、２０本／ｍ²〜５０本／ｍ²であることが好ましい。

【0030】

光照射量は、２４時間の平均値が通常０．１ｋｗ〜０．３ｋｗであり、０．２ｋｗ〜０．３ｋｗであることが好ましい。光源は白熱灯、蛍光灯、レーザー光、ＬＥＤ等の人工光でもよいし、太陽光などの自然光でもよい。人工光の場合光照射量の調整は、機器を操作すればよい。自然光の場合には採光窓、日よけ等で調節すればよい。

【0031】

本発明の生産方法により、遺伝子組み換えイネ科植物の稔実率及び／又は登熟率を向上させることができ、これにより遺伝子組み換えイネ科植物を効率よく収穫することができる。遺伝子組み換えイネ科植物からは種子（例えば、コメ）を効率よく得ることができ、さらに種子から加工品（米粉、うどん、ライスヌードル等の麺；ライスペーパー；酒、味噌、米酢；など）を効率よく得ることができる。

【実施例】

【0032】

実施例１及び比較例１〜３
遺伝子組み換えイネおよびコシヒカリ（非遺伝子組み換えイネ）の栽培を表１に示す条件で行った。栽培期間は比較例２及び３は平成２２年１２月〜平成２３年４月であり、実施例１及び比較例１は平成２３年１２月〜平成２４年４月であった。遺伝子組み換えイネはＣｒｙ ｊ １遺伝子及びＣｒy ｊ ２遺伝子をアグロバクテリウム法でイネ（品種：コシヒカリ）に導入して得られ、遺伝的に固定されたイネ由来の籾を支持体に植え発芽させ苗とした。支持体の材料はウレタンで、サイズは３ｃｍ×３ｃｍ×３ｃｍであった。水耕水に大塚化学製水耕栽培用肥料、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ５を添加後、ｐＨを５．５に調整した。開始時のＮ、Ｐ、Ｋ濃度は、それぞれ２１ｍｇ／Ｌ、５０ｍｇ／Ｌ、６０ｍｇ／Ｌであった。水耕水量は２．２ｍ³／栽培台であり、支持体を発泡スチロール製の水耕用パネルに定植した後、パネルを水耕水上に浮かべた。養液コントロール盤（Ｍ式水耕研究所）により水耕水の温度制御を行った。複合環境制御盤（グリーンマイコン）により、室内温度、日長、窓の開閉などの制御を行った。各群９８株にて栽培を行った。実施例１の水耕水のＥＣ値は、１．１〜１．４ｍＳ／ｃｍであった。表１に開花以降１ヶ月間のデータの最低値および最高値を示す。表１中、稔実率は１０株の平均値である。

【0033】

【表1】

【0034】

表１に示すとおり、比較例２の稔実率は２５％であるのに対して、実施例１の稔実率は６１％であった。この結果は、本発明の生産方法により遺伝子組み換えイネの稔実率を向上させることができることが明らかである。一方、比較例１及び３の稔実率はそれぞれ９４％と８８％であり、両者に差がなかった。この結果は、非遺伝子組み換えイネの稔実率と水耕水の水温との関連性は低いことを示している。

【0035】

実施例２及び比較例４〜５
遺伝子組み換えイネおよびコシヒカリの栽培を表２に示す条件で行ったこと、実施例２の水耕水のＥＣ値が０．６〜０．８ｍＳ／ｃｍであったことのほかは、実施例１と同様にして行った。栽培期間は比較例４および５は平成２３年７月〜平成２３年１１月、実施例２は平成２４年５月〜平成２４年９月であった。各群１９６株にて栽培を行った。表２に開花以降１ヶ月間のデータの最低値および最高値を示す。表２中、稔実率は１０株の平均値である。

【0036】

【表2】

【0037】

表２に示すとおり、比較例４の稔実率は６８％であるのに対して、実施例１の稔実率は８５％であった。この結果は、本発明の生産方法により遺伝子組み換えイネの稔実率を向上させることができることが明らかである。一方、比較例５の稔実率は９４％であった。この結果は、非遺伝子組み換えイネの稔実率と水耕水の水温との関連性は低いことを示している。

【0038】

実施例３及び比較例６〜７
登熟期の室内温度及び水耕水温度を制御した場合（実施例３）としない場合（比較例６と比較例７）での玄米重量を測定し、比較した。実施例３及び比較例６では実施例１と同様の遺伝子組み換え米を用い、比較例７では比較例１と同様の非組み換え米を用いた。温度調整以外の栽培条件は、実施例３の水耕水のＥＣ値が１．１〜１．５ｍＳ／ｃｍであったこと以外は、実施例１と同様とした。表３に、登熟期の栽培条件及び玄米重量を示す。表３中の玄米重量は玄米３００粒の平均値±標準偏差である。

【0039】

【表3】

【0040】

表３に示すとおり、登熟期間中の水耕水温度を２２．３℃〜２４．８℃に制御した実施例３での玄米重量は１９．５±２．０ｍｇであった。それに対して制御せず、登熟期間中の水耕水温度を１７．５℃〜２２．０℃に制御した比較例６での玄米重量は１４．０±２．５ｍｇ、比較例７は１９．４±１．７ｍｇであった。実施例３および比較例６の結果は、遺伝子組み換え米が、登熟期の水耕水温度を制御することにより玄米重量を上昇させることができることを示している。実施例３および比較例７の結果は、遺伝子組換え米を、登熟期の水耕水温度を制御して栽培すると非組換え米と同等の重量の玄米を得ることができることを示している。