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日本農学会シンポジウム「激動する社会と農学」

不安定な食料供給をテーラーメイド米で解決！
藤田直子*〔キーワード〕：変異体米，澱粉合成，澱粉構造，食料自給率，機能性食品
1．はじめにの低下とともに減少傾向にある．一方，小麦の国際価格は，アメリカ，カナダの不作などからここ 2，3
年は上昇傾向にあったが，昨年のウクライナ情勢の悪化に伴い，急激に上昇している．私たちの身の回

ウクライナ紛争で，小麦を始めとする食料供給体りにはパン，麺，菓子など，小麦製品であふれてお制が世界的に不安定になっている．食料自給率がり，国民の年間消費量は，32 kg と米の消費量に迫40％を切る我が国では，円安及び化石燃料価格高騰る勢いである．しかし，我が国は，消費する小麦のによる食品値上げが相次ぎ，食料供給体制の見直し85％を輸入しており，その半数がアメリカ，3 分のが迫られている．一方，米を主要な炭水化物源とす

1 がカナダで残りがオーアウトラリアからである．

る日本には，全国各地に所狭しと水田を開墾してき政府は国産の小麦生産にも力を入れているが，パンた歴史があるが，米の消費量は 50 年前と比べるとなどに利用されるタンパク質含量の高い高品質の半減し，水田面積は，減反政策，労働力不足等によ

小麦粉には，多くが外国産の小麦が用いられている．

り，昭和 30 年代と比べて 3 割も減少している．こ日本の気候が湿潤であることもあり，国内の生産地の中で日本は，穀類の輸入によって，他国の耕地，域が限られ，生産量も年によって不安定である（図水，肥料，労働力を間接的に利用して食料供給を1）．また，イネと異なり，小麦は豆などの他の作物賄っているという矛盾も抱えている．と転作を実施するため，梅雨や台風などで収穫など

この背景の下，米を更に活用して安定な食料供給がずれ込むと，他の作物へも悪影響を及ぼす．

体制を構築するには，用途に応じた米品種の開発がこれに対して，イネは小麦と比べて国内に栽培適不可欠である．我が国の米は，主食用が殆どであり，地が圧倒的に多く，連作も可能であり，収量も非常米飯の良食味に特化して開発されてきたため，米まに安定している（図 1）．以上のことから，これまで

たは米粉を，小麦，トウモロコシ等の代替として用の主食用米を中心とした育種のみならず，米を小麦いる際には，加工適性，食味を最適化する必要があの代替として利用すべく，様々な性質をもった米をる．一方，米の 9 割を占める澱粉の構造を変化させ，開発する必要がある．

これら特性を劇的に変化することが期待される中，澱粉生合成関連酵素遺伝子の発現量の制御によっ

3．米澱粉の研究て澱粉構造を変化させ，テーラーメイド米・米澱粉

演者らは，イネを用いて澱粉の生合成機構の解明に改変できることが最近明らかになってきた．本稿を目的に，長年研究を行ってきた．澱粉は人類を始では，激動する世界の食料供給体制の中で，米で持め，地球上のほとんどの生物の炭水化物源であり，続的食料供給を目指すべく，米澱粉の潜在能力を最穀粒の場合，農業生産の過半数が澱粉生産である．

大限に活かすための試みについて述べる．

澱粉は作物の貯蔵器官に大量に蓄積され，人類はこ

2．昨今の米と小麦の状況
我が国の米の年間消費量は，昭和 37 年（1962 年）の澱粉をより多量に貯めるように育種を進めてきた．現在では食料のみならず，工業利用としても莫大な量の澱粉が使用されている．の 118 kg をピークに低下し，現在はその半分以下

澱粉は，グルコースのホモポリマーで，結合方式（51 kg）となっている．米の販売価格は不作の年には，α1,4 および α1,6 グルコシド結合のみで形成さ高くなり，豊作の年に低くなるものの，年間消費量れた巨大分子である．澱粉を合成する酵素は，多数*秋田県立大学・生物資源科学部教授，（株）スターチテック 取締役（Naoko Fujita）存在し，それらがうまく協同することで，澱粉の主0369-5247/24/¥500/1 論文/JCOPY

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農業および園芸

図1

第 99 巻第1号（2024 年）

イネとコムギの違い成分であるアミロペクチンとアミロースが合成さによって分解されにくいため，難消化性となる．これる．のように，アミロペクチンの平均鎖長，つまり二重アミロース含量がご飯の食感などに大きな影響

らせんの長さは，糊化温度に影響を与え，老化性やを与えることは有名な話であるが，演者らは特にア消化性に多大な影響を与える（図 2，藤田，2013）．

ミロペクチンの構造に影響を与える酵素を欠損させた「変異体米」を用いることでその機能を明確に4．新品種の開発した．それには，まず，澱粉の構造を正確に決定す

上記のように，澱粉合成に重要な遺伝子を欠損さる必要があり，キャピラリー電気泳動法による鎖長せることで，澱粉構造が大きく改変することがあり，分布解析や，ゲルろ過法によるアミロース含量の測澱粉構造の違いは，澱粉の物性に影響を与え，ひい定など，分析方法についても進化させてきた．独自ては加工食品の食味や食感に影響を与えることがの材料開発と手法開発によって，様々な性質をもっわかってきた．このように，主食用米とは全く性質た澱粉を貯める米を開発している．

が異なる変異体米を実用化するため，我々はまず，例えば，アミロペクチンの分岐を形成する枝作りアミロペクチンの長鎖の伸長を行っているスター

酵素（BE）は，イネは 3 つ持っているが，そのうち，チシンターゼ（SS）IIIa が欠損した変異体米（ss3a）

BEIIb が欠損すると，アミロペクチンの生合成が低を品種化することにした．ss3a は，レトロトランス下するため，アミロース含量が増加する．また，ア

ポゾン Tos17 が挿入されることで SSIIIa の発現がな

ミロペクチンの短鎖が激減し，相対的に平均鎖長がくなった変異体として単離された（Fujita ら，2007）．

長くなる（Nishi ら，2001）．このアミロペクチンのこの変異体の胚乳澱粉の構造を詳細に調べて野生構造的な変化は，澱粉の糊化温度に多大な影響を与型と比較すると，アミロース含量が 1.5 倍に増加し，える．アミロペクチンは隣り合った直鎖が二重らせアミロペクチンの重合度（DP）>30 の長い鎖が減少

んを形成しているが，糊化はこの二重らせんがほどする特徴があった．また，ss3a の胚乳澱粉に加水・ける反応である（図 2）．平均鎖長が長くなることで加熱した際の粘度は，野生型と比べて低く，また，二重らせんが長くなった BEIIb 欠損変異体は，糊化炊飯すると長細くなる特徴があった（藤田と阿久澤，温度が野生型と比べて 10℃程度上昇する（つまり，2010）．従来の高アミロース米品種は，すべてイン煮えにくくなる）．糊化した澱粉は，低温で放置す

ディカ米由来の GBSSI 遺伝子が導入されたものでると老化，つまり糊化によりほどけていた二重らせあったが，ss3a が高アミロースになる原理はこれとんが一部「より」を戻すことで，食品としてはパサは全く異なる．即ち，ss3a は，ジャポニカ米であるパサな食感となる．一部老化した澱粉は，消化酵素「日本晴」由来であり，SSIIIa が欠損することで客藤田：不安定な食料供給をテーラーメイド米で解決！

図231

澱粉の糊化，老化，消化のモデル
藤田（2013）応用糖質科学 3：202-204 を改変

図3「あきたぱらり」の特徴

観的に GBSSI の発現が増加するため，アミロース含農業形質の向上を試みた（藤田，2022）．3 回の戻し量が増加する．従って，ジャポニカ系高アミロース交配を実施した後，自殖を繰り返して育成された品

米という，これまでになかった特徴を持つ米として種が「あきたぱらり」と「あきたさらり」である．

新品種化を目指した．

「あきたぱらり」（藤田ら，2022）は，ごはんに「日本晴」から単離された ss3a は，私たちが本すると，ぱらぱらとした食感が特徴であり，ピラフ，拠地としている秋田県では開花が遅く，とても品種チャーハン，リゾットなどに向いている．見かけのとして普及しがたいものであった．そのため，秋田

アミロース含量は 26％で通常の主食用米より 10％県が栽培適地である「あきたこまち」や超多収品種程度高い．甘酒に加工すると，甘さ控えめの粒感がである「秋田 63 号」を戻し交配することで ss3a のより残った特徴のある甘酒になる（図 3）．

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第 99 巻

「あきたさらり」（藤田ら，2022）は，「あきたぱらり」と同様に ss3a が元になっているが，超多収米品種を戻し交配しているため，多収が見込め，新規需要米として米粉にしてパンや麺，菓子などに加第1号（2024 年）販売している（図 5）．今後も，美味しく食べるための商品開発が必要である．
5．今後の課題と展望工することを想定している．小麦粉を使った麺に澱粉構造の観点で，主食用米と酒米はほとんど同「あきたさらり」を一部添加すると，つるつる感が一である．また，もち米，低アミロース米もアミロー増す．また，「あきたこまち」などの主食用米の米ス含量にバリエーションはあるものの，アミロペク粉と「あきたさらり」の米粉を混合して 100%米粉チンの構造は主食用米とほとんど同じである．つまパンを作成すると，他の品種の米粉パンとは異なり，り，現在，普及している米は，インディカ米由来の小麦パンに近い食感が得られる（図 4）．通常の米粉米を除けば，アミロペクチン構造はほとんど同じでではべたべたする際の食感改良剤としての利用があり，多様なアミロペクチン構造を持つ米は，現時期待される．

点でほとんど普及していない．今後，上記で示した「まんぷくすらり」（藤田ら，2023）は，SSIIIa と高 RS 米など，機能性が謳える米や，食感が異なるBEIIb が二重に欠損した#4019（Asai ら，2014）を「秋米の普及には，それらを用いた商品開発などが欠か

田 63 号」で戻し交配した高難消化性澱粉（レジスせない．特に，高 RS 米に関しては，機能性の表示タントスターチ，RS）米品種である．RS が通常のによって，他の米加工食品との差別化が必要である．

米の 10 倍多く含まれている．品種改良前の#4019

食後の血糖値上昇抑制の機能性は，RS を多く含むの精米を使って製造したパック米飯と米菓で，食後米以外の穀類でも多くの臨床試験で証明されていの血糖値上昇抑制効果が証明されている（Saito ら，るが，整腸作用に関しては，動物実験にとどまって2020）．RS は，食物繊維と同様に，高分子のまま大いるため，この機能性を表示するには，さらなる実腸に移行するため，整腸作用も期待されている．将証実験が必要である．

来的には，炊飯米の摂取後の血糖値上昇抑制の機能我々は，澱粉生合成関連酵素の欠損や強発現の組性表示を目指している．「まんぷくすらり」は，RSみ合わせを変えることで，例えば，より多くの RSを多く含むため，老化が激しく，炊飯米の食味はすを含み，収量が良いなど，農業形質が良い品種，硬ぐれない．そのため，米粉に加水して加熱すること化性の異なる多収のモチ米品種や，耐老化性を付与で米ゲルに加工し，これと通常米を混ぜてきりたんする米系統なども開発中である．多様性のある米澱

ぽに加工したり，味噌やグラノーラなどに加工して粉の澱粉構造や物性解析データの蓄積から，今や，図4「あきたさらり」の特徴

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藤田：不安定な食料供給をテーラーメイド米で解決！

図5「まんぷくすらり」の特徴

要求する性質を持つテーラーメイド米の作出も可能になってきた．今後は，小麦の代替のみならず，米を使った新しい商品開発を推進することで，我が国の食料自給率を向上させる一助となれば，と考えている．

文献
Asai ら，2014．J. Exp. Bot. 65：5497-5507．
藤田，2013．応用等質科学 3：202-204．
藤田，2022．化学と生物 60：57-62．
藤田と阿久澤，2010．食品と容器 51：656-663．
Fujita ら，2007．Plant Physiol. 144：2009-2023．
藤田ら，2022．農業と園芸 97（9）：781-785．
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Nishi ら，2001．Plant Physiol. 127：459-472．
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