PRESS RELEASE
岡山大学記者クラブ
文部科学記者会

令 和 4 年 5 月 25 日

科学記者会

御中岡山大学

報道解禁：令和 4 年 5 月 27 日（金）午後 8 時（新聞は 28 日朝刊より）

穀物の「芒（ぼう）」ができなくなるしくみの解明◆発表のポイントみ・イネ科の作物や雑草は実がなる時、「芒（「ぼう」あるいは「のぎ」、「のげ」）[1]」と呼ばぼうれる細長い突起を先端に作り、外敵を避けたりして生存の工夫をします。芒があったりなかったりするしくみは遺伝子によって決まると考えられています。
たかきび

こうりゃん

ぼう・今回、ソルガム（別名：高黍、 高 粱 、もろこし）[2]という穀物を用いて、芒をなくす遺伝子があることを突き止めました。
ぼう・この遺伝子でソルガムだけでなくコメの芒を無くすこともできるので、収穫の手間を省くことや機能性を高めた品種の開発が期待されます。
岡山大学資源植物科学研究所の坂本亘教授は、東京大学大学院農学生命科学研究科のグループ
ぼうみらと共同で、バイオマス作物ソルガム(Sorghum bicolor)の「芒」という実の突起を作らなくする珍しい遺伝子を明らかにしました。
本研究成果は 5 月 27 日午後 8 時（日本時間）に、国際学術誌「Plant and Cell Physiology」オンライン版に掲載されます。
ぼう

今回見つかった芒を作らなくする遺伝子は、ソルガムが栽培される過程で「遺伝子重複[3]」とむぼういう現象により出現し、その遺伝子を持つ品種は無芒となるため栽培しやすく、各地の品種に広まっていったと考えられます。穀物の穂に特徴的な構造ができる現象を明らかにするだけでな
ぼう

ぼう

く、今回、この遺伝子を芒があるイネ品種に導入すると芒をなくすことができることもわかりまぼう

した。芒のない品種の開発などに利用され、穀物栽培の効率化や機能性の向上に役立つことが期待されます。
今回論文発表する穀物の芒を作らなくする遺伝子の研究は、大型でバイオマス利用が期待される作物であるソルガムを用いて明らかになった成果の１つです。ソルガムの実はグルテンフリーの機能性食材として、また大きな茎葉は家畜の飼料だけでなく、バイオエネルギーやバイオ素材の原料としての利活用も期待されています。21 世紀の作物・バイオ素材として注目されています。
ちなみに岡山名物「きびだんご」の「きび」はもともと「たかきび」に由来すると言われていますから、ソルガムのことです。
坂本教授
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PRESS RELEASE■発表内容＜研究成果の内容＞
み

イネ科植物の実である「小穂[4]」の多くには、先端に「芒[1]（「ぼう」あるいは「のぎ」、「のげ」などと呼ばれることがある）」という長い突起状の構造ができます（図１）。この芒は、動物による食害に対する防御や種子の拡散などの適応に、有利に働くと考えられています。一方で、芒は人間にとっては収穫時に邪魔になるなどのデメリットがあったことから、例えばイネでは、栽培化[5]の過程で芒が徐々に取り除かれてきたことがわかっており、芒の形成に関わる現象を遺伝子レベルで理解することは、作物の栽培化の歴史を紐解く上でも興味深い研究の対象と言えます。
芒の研究が最も進んでいるイネ
では、これまでに複数の「芒を伸ばす遺伝子」が同定されています。これら複数の遺伝子が、ある品種に 1 つでも存在すれば、基本的にその品種では芒が伸びることになり、多くの場合、芒のあるイネができます。したがって、芒のないイネを作り出すためには、栽培化の過程で複数の芒を伸ばす遺伝子の機能を一つずつ完全に無くしていく (機能喪失型の変異を集積させる) 必要があったと考えられています。これらの遺伝子の機能解析を通じて、イネの芒制御メカニズムについてはこれまでに多くのことがわかってきました。
一方で、世界五大穀物の一つであるソルガム[2]にも、実に芒のない品種と芒のある品種があり (図 1)、芒を作る多様性については 100 年前から報告されていましたが、その制御に関する分子機構は明らかになっていませんでした。
岡山大学資源植物科学研究所の坂本亘教授は、東京大学大学院農学生命科学研究科の髙梨秀樹助教、堤伸浩教授らの研究グループと共同で、ソルガムで芒を作るメカニズムを明らかにする研究を行いました。日本在来のソルガムである、たかきび系統 NOG を用いた集団で、芒長に関する QTL 解析[6]を行いました。その結果、ソルガムの第 3 染色体に芒に関わる遺伝子があることを突き止め、この遺伝子をDAI（DOMINANT AWN INHIBITOR）と名付けました。このソルガムで発見された DAI 遺伝子があると、芒をなくす効果があることがわかりました (図 2)。100 年前に報告された芒を消す現象が、今回、遺伝子レベルで解明されたことになります。
興味深いことに、このソルガムで発見した DAI 遺伝子を芒のあるイネ品種に導入すると、イネの芒が消失することがわかり、DAI 遺伝子は異なる穀物の間でも機能することがわかりました(図 2)。イネ科植物の2 / 5

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中で DNA 解析が進んでいるイネやトウモロコ
シなどと比較してみると、DAI 遺伝子は、芒がなくなったソルガム品種だけに遺伝子重複[3]により、出現したことがわかりました。このように、DAI 遺伝子は種を超えて共通に存在する祖先遺伝子から派生し、芒を作らなくするソルガムの品種ができたことが明らかになりました。アメリカやアフリカ大陸の在来系統には、DAI 遺伝子を持ち、芒のない品種が多い一方で、アジアには DAI 遺伝子を持たず、芒のある品種が多いこともわかりました。
＜社会的な意義＞
本研究の成果は、イネ科植物の芒の制御機構や遺伝子重複を介した新規遺伝子の誕生に関する新たな知見をもたらすのみならず、穀物の品種改良に役立てることができます。無芒品種の作出により種子収量や機能性を高めるなど、今後、イネ科作物の芒に焦点を当てた品種改良を行う際にも利用が期待されます。
■論文情報
論 文 名：DOMINANT AWN INHIBITOR encodes the ALOG protein originating from gene duplicationand inhibits awn elongation by suppressing cell proliferation and elongation in sorghum
掲 載 紙：Plant and Cell Physiology
著

者：Hideki Takanashi, Hiromi Kajiya-Kanegae, Asuka Nishimura, Junko Yamada, Motoyuki
Ishimori, Masaaki Kobayashi, Kentaro Yano, Hiroyoshi Iwata, Nobuhiro Tsutsumi*, andWataru Sakamoto* (*責任著者)

D O I： 10.1093/pcp/pcac057
U R L： https://doi.org/10.1093/pcp/pcac057■研究資金
本研究は、日本学術振興会科学研究費（基盤研究 B）、公益社団法人大原奨農会の研究助成により行われました。

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PRESS RELEASE■補足・用語説明[1] 芒（「ぼう」あるいは「のぎ」、「のげ」）
イネ科植物などの小穂（注 4 参照）の先端につける細長い突起状の構造。
[2] ソルガム
ソルガムはアフリカが起源地で、生産量では世界 5 番目の穀物（右図参照）。トウモロ
コシと同じ C4 型という光合成をする作物で、C3 型のイネやコムギよりも旺盛な生育を示し、4 メートル以上になる品種もある。種子は食用、その他の地上部は飼料として利用される。種子はグルテンフリーで抗酸化物質を多く含み、機能性食品としても注目されつつある。茎（くき）にショ糖を蓄積する品種もあり、高バイオマス性を利用したバイオエネル
ギー・化学製品への利用も試みられている。
ソルガムは熱帯・亜熱帯の乾燥地から温帯の世界各地で生育して過酷な環境でも良く育つが、育種による品種改良の歴史は他の穀物より浅く、様々な特性、特に異なる環境適応性を示す在来系
統が世界中に散在している。穀物の中では、DNA の遺伝情報がイネに次いで小さく、遺伝子解析の進んだイネの情報を活用して新たな遺伝子を見つけることができる。
[3] 遺伝子重複 （いでんしちょうふく）ある遺伝子を含む DNA 領域がゲノム内で重複する現象のことを遺伝子重複と呼ぶ。大きなタイムスパンで見ると、遺伝子重複は多くの生物で普遍的に見られる現象であり、例えばヒトでは全遺伝子の 70%以上が遺伝子重複によって生じた遺伝子であると考えられている。
[4] 小穂（しょうすい）

イネ科やカヤツリグサ科の植物は、花らしい形を作らず、その代わりに緑色や褐色のまとまった構造を作るので、この構造を「小穂」という。イネなら、小穂があつまったものが「穂」で、それぞれの小穂につける個々の花は「小花（しょうか）」と呼ぶ。
[5] 栽培化（さいばいか）
現在栽培されている作物の多くには、見た目や味も全く異なる野生種が存在する。人間がそれら野生種を栽培して長い年月を経て選抜し、現4 / 5

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在の作物を作る過程は「栽培化」と呼ばれ、自然環境により淘汰されて種が形成されるダーウィンの進化とは区別される。作物が栽培化される時に利用されたと考えられる遺伝子は、栽培化遺伝子と呼ばれる。
[6] QTL 解析（Quantitative Trait Locus 解析）
ある集団における作物の草丈や重さなどの、量的形質 (Quantitative Trait) の測定データと、その作物のゲノム情報を用いて遺伝統計学的解析を行い、その形質を制御する遺伝子座 (責任遺伝子が座上しているであろうゲノム上の領域) を検出する手法。

＜お問い合わせ＞
岡山大学資源植物科学研究所
光環境適応研究グループ
教授

坂本亘（電話番号）086-434-1206（HP）www.rib.okayama-u.ac.jp/index-j.html

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