水稲種子貯蔵タンパク質の組成,
含有率に及ぼす栽培・環境条件の影響ならびに米粒内分布特性に関する研究
メタデータ

言語: Japanese
出版者:
公開日: 2019-03-22
キーワード (Ja):
キーワード (En):作成者: 大平, 陽一
メールアドレス:所属:

URL

https://doi.org/10.24514/00001777

近中四農研報 14
１− 49，（2015）

1

水稲種子貯蔵タンパク質の組成，含有率に及ぼす栽培・環境条件の影響ならびに米粒内分布特性に関する研究
大平陽一１
Key words ：水稲，種子貯蔵タンパク質，タンパク質変異米，プロテインボディⅠ，プロテインボディⅡ，
登熟気温，窒素施用，搗精，免疫蛍光顕微鏡観察

目
Ⅰ 緒

次

論 ………………………………………１

２

窒素施用条件が生育・収量性に及ぼす影

１

研究の背景，既往の成果と課題 ……………１

響と米粒の PB-Ⅰ割合および総タンパク２

本研究の目的と構成 …………………………４

質含有率の変動要因 …………………………23

Ⅱ 作期が米粒のタンパク質組成およびタンパ

Ⅳ

ク質含有率に及ぼす影響 ………………………５

種子貯蔵タンパク質の米粒内の分布特性 ……27

１

１

登熟温度が米粒のタンパク質組成および搗精した米粒の SDS-PAGE 分析に基づく
米粒内の種子貯蔵タンパク質の分布特性 …27

タンパク質含有率に及ぼす影響 ……………５
２

２

作期が登熟期の気象条件ならびに米粒の免疫蛍光顕微鏡観察による米粒内におけタンパク質組成および総タンパク質含有３Ⅴ

総 合 考 察 ………………………………………37率に及ぼす影響 ………………………………11

１

本研究で得られた新規知見に係る考察 ……37

作期が生育・収量性に及ぼす影響と米粒

２タンパク質含有率およびタンパク質組成の PB-Ⅰ割合および総タンパク質含有率の耕種的な制御技術と収穫後調製技術にの変動要因 ……………………………………16

係る考察 ………………………………………39

Ⅲ 窒素施用条件が米粒のタンパク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響 ……………19
１る種子貯蔵タンパク質の分布の解析 ………31

摘

要 ……………………………………………41

謝

辞 ……………………………………………42

窒素施用条件が米粒のタンパク質組成お引 用 文 献 ……………………………………………42

よび総タンパク質含有率に及ぼす影響 ……19

Summary ……………………………………………48
された．近年になると，米粒の総タンパク質含有率

Ⅰ

緒

論

が高いほど炊飯米の食味は悪化することが知られるようになり 21，23，42，95），良食味米の需要の高まりと１

研究の背景，既往の成果と課題

ともに米粒の総タンパク質含有率を高めない栽培技

日本人の主食である米にはタンパク質が含まれ，古術が推奨されるようになっている．また，良食味米

くは米の栄養価を高める観点から，米粒内の総タンパの付加価値という点では，（財）日本穀物検定協会

８，11），窒素施用や気象条件とで実施・発表する食味ランキングが特定の産地・品

10，11，12，30，31，69，77）

種の米価に影響することなどから，良食味米の生産が研究され，総タンパク質含有率を高める試みがな

意義は大きい．従来，炊飯米の食味は総タンパク質

ク質含有率の品種間差異

米粒の総タンパク質含有率との関係（平成 26 年６月 23 日受付，平成 27 年３月 13 日受理）
農研機構近畿中国四国農業研究センター
水田作研究領域１

現 農研機構東北農業研究センター

2

近畿中国四国農業研究センター研究報告

含有率との関係で論じられることが多かったが，タ

第 14 号（2015）

課題となっている．

ンパク質組成の影響に関する知見が報告されるよう米の新規需要の拡大を目的として，新形質米に関になった．米の貯蔵タンパク質は主にデンプン性胚する農林水産省プロジェクト研究が 1989 年からス乳に蓄積され，デンプン性胚乳に存在するタンパク

タートした．そのプロジェクトの中で，米粒のタン質顆粒（プロテインボディ）は，プロラミンを主要

パク質組成を遺伝的に改変したタンパク質変異米水

な構成要素とするプロテインボディタイプⅠ（PB-

稲品種が育成された．一般食用水稲品種の PB-Ⅰは，Ⅰ）と，グルテリンやグロブリンを主要な構成要素

胚乳における総タンパク質含有量のおよそ 20 ％をとするプロテインボディタイプⅡ（PB-Ⅱ）に分け占めている 59） が，タンパク質変異米では，総タンられる 59，81）．益重ら 41）は，プロテインボディ全体

パク質に占める PB-Ⅰの主構成要素のプロラミンのに対する PB-Ⅰの比率が小さい米ほど食味評価が高

割合が高くなり，逆に PB-Ⅱの主構成要素グルテリ

いことを報告した．また，Furukawa ら

７）

は，米か

ンやグロブリンの割合が低下した品種がある．最初

ら抽出したタンパク質を加えて白米を炊飯し，物性に育成されたのは，一般食用水稲品種「ニホンマサを調査した結果，グルテリンを加えても炊飯米の堅リ」24）にエチレンイミン処理を施して突然変異を誘さや粘りに影響は認められなかったが，プロラミン

導し，選抜された低グルテリン系統に「ニホンマサを加えた場合には堅さが増すとともに粘りが低下しリ」を戻し交配した低グルテリン米水稲品種「エルたことを報告し，タンパク質組成が食味に影響を及

ジーシー 1」である 55）．米の主要な貯蔵タンパク質

ぼすことが示唆された．

の組成には品種間差異があるが ３，97），日本で育成

米粒のタンパク質組成は前述した食味への影響のされた品種間では変異が小さかった３）．そうした中，ほかに，酒米の酒造適性に対する関与が報告されて日本育成品種の遺伝的背景を持ちながらタンパク質

７，25，26，32）．また，米の新規用途として近年研組成が異なる品種が育成されたことは画期的であっ究が進められている米粉パンの物性に米粒のタンパ

た．次いで，低グルテリン米水稲品種「春陽」90），

ク質組成が影響することが報告されている 78）．この

低グルテリン形質に低アミロース形質を付与した

ほかに，米粒のタンパク質組成を把握することは人「LGC ソフト」19），低グルテリン形質に加えて 26kDa

体へのタンパク質吸収の面からも重要と考えられる．

グロブリンが欠失した「エルジーシー活」と「エルいる，ジーシー潤」も育成されている 56）．これらタンパク

ペプシンによる消化に対して難消化性であり 59，80），

質変異米水稲品種は，主食用，酒造用および米粉用

人の排泄物中に存在する米由来のタンパク質は年輪として利用されているが，米粒のタンパク質組成は構造を示す顆粒であることが電子顕微鏡観察によっ

もとより，収量性や米粒の総タンパク質含有率に及て明らかにされている 84）ことからも，PB-Ⅰは難消

ぼす栽培・環境条件の影響について知見はわずか 57）

化性タンパク質とされているからである．

である．また，一般食用水稲品種だけでなく，タン

すなわち，PB-Ⅰは年輪構造を示すとともに

59，81）

これらのことから，米粒の総タンパク質含有率おパク質変異米水稲品種も合わせて調査・解析するこ

よびタンパク質組成に及ぼす栽培・環境条件の影響とで，米粒のタンパク質組成に及ぼす栽培・環境条を明らかにすることは重要と考えられる．これまで

件の影響の理解が深まり，食味・品質向上技術に資に，登熟気温などの気象条件，窒素施用法が米粒のすることが期待される．

総タンパク質含有率に及ぼす影響については多くの植物の種子貯蔵タンパク質は，古くは純水可溶性，

検討がなされている．一方，米粒のタンパク質組成

アルコール可溶性，アルカリ可溶性などその溶解性

５，57，66，86，95）

によって分類された 67）．山下・藤本 95）は，この溶の影響については知見がわずかであり，圃場栽培条

媒抽出法によって米粒のタンパク質組成に及ぼす窒件における気象の影響については知見がごくわずか

素施用条件の影響を検討し，施肥量の増加による米に及ぼす登熟気温である

83，94），窒素施用法５）．また，従来の知見の一部にはタンパク質

粒の総タンパク質含有率の増加はグルテリンの増加

組成の解析手法の問題があり，詳細は後述するが，によることを報告している．また，折谷・葭田 66）

現在妥当と考えられる手法を用いて解析することがも，出穂期の窒素追肥により米粒の総タンパク質に大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性3占めるグルテリンの割合が増加したことを報告しての比較検討を行っている．その結果，ペプシンを用いる．しかし，溶媒抽出法にはタンパク質の回収率

いた溶媒抽出法では，「コシヒカリ」と「エルジーや定量性に難点があり 86），解析結果は実態を正確にシー１」のプロラミンの割合は，それぞれ 12.3 ％と反映しているとは考えにくい．1987 年になると消化15.2 ％であり，その違いは 2.9 ％にすぎなかった．

酵素ペプシンを用いた改良型の溶媒抽出法が報告さ一方，SDS-PAGE に基づく方法では，「コシヒカリ」

59）

86）

は，この方法を用いて米粒のタンのプロラミン（13kDa ＋ 16kDa）の割合が 25.6 ％でパク質組成と窒素施用条件および稲体の窒素栄養条あったのに対し，「エルジーシー１」では 48.8 ％と大件との関係を解析している．この方法においても，きな違いが認められた．なお，Furukawa ら６）の蛍

一般に日本稲ではプロラミンの割合が 20 ％程度と光標識抗体を用いた顕微鏡観察の報告から，プロラ

れ

，建部ら

59）

は実験の結果プロラミ

ミンの含有量を低グルテリン米水稲品種と一般食用ンの割合が５〜 12 ％であったことから，プロラミ

水稲品種とで比較するとその違いは歴然である．したン抽出の安定性に対する検討の必要性を論じていがって，米粒のタンパク質組成に及ぼす窒素施用条

されているは，一般食用水稲品種「コシヒカリ」

件の影響を溶媒抽出法によって解析した既報 66，86，95）と低グルテリン米水稲品種「エルジーシー 1」の白の結果を鵜呑みにすることは妥当でないと考えられ米を供試して，建部ら 86） と同様のペプシンを用いる．また，現時点において米粒のタンパク質組成をた溶媒抽出法でタンパク質組成を解析するととも定量的に明らかにする上で望ましい方法はSDS-PAGEに，ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）で抽出したタに基づく方法であり，本方法によって米粒のタンパ

ンパク質の電気泳動（SDS-PAGE）（第１図；ここク質組成に及ぼす栽培・環境条件の影響を検討する

では一般食用水稲品種「ニホンマサリ」と３つのタことが課題である．

る．平野

９）

が，建部ら

86）

ンパク質変異米水稲品種について示す）とデンシト

一般食用水稲品種の種子貯蔵タンパク質は，米粒メーターを組み合わせた方法でも解析し，測定方法の外層部に多く分布することが古くから報告されている 30，48，49，54）．しかし，タンパク質種に分類して米粒内の分布を検討した研究はわずかである．これまでに，静川ら 75）は，「コシヒカリ」について搗精によって削られた部分の米粉を回収し，SDS-PAGE
分析による層別のタンパク質含有量を分析している．同様の方法で，タンパク質変異米水稲品種についても米粒内のタンパク質の分布が明らかになることが期待できる．また，搗精歩合に基づく米粒内のタンパク質の分布の解析は，用途に応じた搗精歩合の判断に有益となり得る．
前述した搗精歩合に基づく米粒内のタンパク質分布の解析では，実際の収穫後の調製方法に資する結果を得ることができる．しかし，学術的な米粒内のタンパク質分布の解析には不向きな点がある．すな
わち，玄米は楕円形であるが，搗精にともなって米粒の基部側と頂端側が背側と腹側よりも多く削られて次第に円形に近づくため，玄米の元の形に即したタンパク質の分布は分かり得ない．また，背側と腹側とのタンパク質の分布の差異も解析は不可能であ

第１図

米粒から抽出したタンパク質の SDS-PAGE による．こうした米粒内のタンパク質分布を解析する手る泳動像段として，米粒の切片を作成し，蛍光標識抗体を用

4

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

いて貯蔵タンパク質の分布を観察する方法があげら

ク質含有率に及ぼす影響」では，作期の移動にともれる．Furukawa ら６）は，一般食用水稲品種と酒造

なう登熟期の気温および日射量の変化と米粒の総タ

好適米水稲品種ならびに低グルテリン米水稲品種・ンパク質含有率およびタンパク質組成との関係を検系統の精玄米と 70 ％搗精した白米について，蛍光討する．そして，ポット試験で明らかになった米粒

標識抗体を用いて米粒内のプロラミンとグルテリンのタンパク質組成と登熟温度との関係を圃場栽培条の分布を調査している．そして，低グルテリン米水

件で確認する．「作期が生育・収量性に及ぼす影響

稲品種・系統では，プロラミンが 70 ％搗精した白と米粒の PB-Ⅰ割合および総タンパク質含有率の変

米の内層部にも多く存在し，タンパク質の分布に品動要因」では，タンパク質組成の変動を把握する指種間差異があることを示唆した．しかし，観察画像

標として PB-Ⅰ割合（総タンパク質に占める 10 〜

は米粒のごく一部であり，全体像を捉えていないこ

13kDa プロラミンの割合）を用い，生育特性およびとから，玄米の形に即したタンパク質の分布や背側収量特性と米粒の PB-Ⅰ割合および総タンパク質含と腹側とのタンパク質の分布の差異については課題

有率との関係を検討する．

として残されたままである．一般食用水稲品種とタ「Ⅲ」において，窒素施用条件が米粒のタンパク

ンパク質変異米水稲品種について，上記課題を解決

質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響を明らし，比較・解析することで，米粒のタンパク質蓄積かにする．窒素施用条件は，収量性と米粒の総タンについて新規知見が得られることが期待される．

パク質含有率に影響を及ぼすことが数多く報告されているが，米粒のタンパク質組成に及ぼす影響につ２ 本研究の目的と構成

いての知見５，57，86，95）およびタンパク質変異米水稲

本研究は，一般食用水稲品種および米粒内のタン

品種の米粒の総タンパク質含有率に及ぼす影響につ

パク質組成が一般食用水稲品種とは遺伝的に異なる

いての知見 57）はわずかである．「窒素施用条件が米タンパク質変異米水稲品種を用いて，米粒の総タン

粒のタンパク質組成および総タンパク質含有率に及パク質含有率とタンパク質組成に及ぼす栽培・環境

ぼす影響」では，窒素施用量と窒素追肥時期が米粒条件の影響を明らかにすること，米粒内のタンパクのタンパク質組成および総タンパク質含有率に及ぼ

質分布を明らかにすることを目的とした．本論文のす影響を明らかにする．「窒素施用条件が生育・収内容は以下の構成とした．

量性に及ぼす影響と米粒の PB-Ⅰ割合および総タン「Ⅱ」において，作期が米粒のタンパク質組成おパク質含有率の変動要因」では，窒素施用条件と生よびタンパク質含有率に及ぼす影響を明らかにす

育・収量性との関連および米粒の PB-Ⅰ割合と総タる．登熟期の気象条件は，収量性と米粒の総タンパ

ンパク質含有率の変動要因を検討する．

ク質含有率に影響を及ぼすことが報告されている「Ⅳ」において，種子貯蔵タンパク質の米粒内のが，米粒のタンパク質組成に及ぼす影響については分布特性を検討する．「搗精した米粒の SDS-PAGE

５）がわずかである．また，同一の栽培地でも分析に基づく米粒内の種子貯蔵タンパク質の分布特作期が異なると登熟期だけでなく生育期全般の気象性」において，搗精歩合の異なる米粒のタンパク質

条件，稲体の生育，収量性が異なるが，作期が異な組成や各種タンパク質含有量を分析することで，搗る条件でタンパク質変異米水稲品種の米粒の総タン精に基づく米粒内の層別のタンパク質分布を明らか

パク質含有率およびその変動要因を検討した事例はにする．「免疫蛍光顕微鏡観察による米粒内におけ見当たらない．そこで，「登熟温度が米粒のタンパる種子貯蔵タンパク質の分布の解析」では，Saito

ク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響」でら 72） の手法を用いて米粒の全体像を捉えた上で，は，穂ばらみ期まで同一の条件でポット栽培した稲

蛍光標識抗体を用いて 23kDa グルテリンと 13kDa プ

を自然光型人工気象室内で気温が異なる条件で登熟

ロラミンの米粒内の分布を把握する．そして，米粒させ，登熟温度がタンパク質組成とタンパク質含有内のタンパク質の分布を米粒表面からの相対距離と率に及ぼす影響を検討する．「作期が登熟期の気象

蛍光強度により定量的に明らかにする．また，免疫条件ならびに米粒のタンパク質組成および総タンパ

蛍光顕微鏡観察において示唆された米粒の背側と腹知見

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

5側とのタンパク質の局在に関する品種間差異を背側した結果であり，Yamakawa ら 94）の報告ではグル

あるいは腹側を研削した米粒の SDS-PAGE 分析によテリンと 13kDa プロラミンとの比率について温度処っても検討する．

理間の比較に留まっている．

「Ⅴ」の総合考察では，過去の知見と本研究で得そこで，一般食用水稲品種「ニホンマサリ」24）とられた新規知見を整理し，今後の課題を抽出するとタンパク質変異米水稲品種「LGC ソフト」19）を供試

ともに，良食味米生産などを見据えた耕種的技術，

して，穂ばらみ期までは同一条件で栽培し，それ以収穫後調製技術について言及する．

降は異なる登熟温度で栽培することにより，米粒の本論文は，タンパク質変異米水稲品種の特性解明

タンパク質組成と総タンパク質含有率および PB-Ⅰと安定生産に関する一連の研究として 2003 年から（10 〜 13kDa プロラミンの総計）含有率に及ぼす登2006 年にかけて実施した結果に基づき，日本作物学

熟温度の影響を定量的に明らかにすることを目的と

60，61，62，63）

した．また，穂上の着生位置によって，登熟期間の会に発表した論文と未発表のデータを

穎果の窒素集積パターン １） および米粒の総タンパ

もとに取りまとめた．

ク質含有率に及ぼす作期や窒素施用といった栽培条
Ⅱ

作期が米粒のタンパク質組成およびタンパク質

件の影響 45） は異なる．これらのことから，米粒の含有率に及ぼす影響

タンパク質組成と総タンパク質含有率に及ぼす登熟
温度の影響は，穂上の着生位置によって異なる可能

１

登熟温度が米粒のタンパク質組成およびタンパ性がある．そこで，登熟温度の影響をより詳細に明ク質含有率に及ぼす影響

らかにするために，１次枝梗粒と２次枝梗粒に分類

これまでに，人工気象器を用いることで異なる気して検討した．

温を設定すると，一般食用水稲品種の米粒の総タン
パク質含有率は登熟温度が高いほど増加すると報告
11，39，74，79，96）

１）材料および方法．一方，米粒のタンパク質

一般食用水稲品種「ニホンマサリ」24）と低グルテ組成に及ぼす登熟温度の影響に関する報告は限られ

リン米水稲品種「LGC ソフト」19）を用いた．「LGCている．田中ら 83）は，登熟温度25℃と比較して35℃

ソフト」は，低グルテリン米水稲品種「エルジーシ

では，総タンパク質に占める 13kDa プロラミンの割ー１」55）と「ニホンマサリ」の低アミロース突然変合が減少し，逆に 60 〜 70kDa のタンパク質画分の異系統 NM391 とを交配して育成された品種である．

割合が増加したと報告している．また，Yamakawa「LGC ソフト」はタンパク質変異米遺伝子として低ら 9 4 ） は，開花後５日目から 20 日目まで登熟温度

グルテリン遺伝子 Lgc1 16，17）を持つ．

されている

25/20 ℃と 33/28 ℃処理を行い，33/28 ℃処理ではグ

上記品種の栽培は，近畿中国四国農業研究センタ

ルテリンは影響をほとんど受けなかったのに対して，ー（広島県福山市）で実施した．2005 年５月 31 日

タンパク質顆粒 PB-Ⅰの主構成要素である 13kDa プに水稲用育苗培土（みのる産業）を詰めた育苗箱

ロラミン含量が大きく減少したことを報告している． （14 × 32 穴，みのる産業）に催芽した種子を１穴あ一方，タンパク質変異米水稲品種に関しては，米粒たり３粒播種した．播種後は，慣行法に準じて 21

内の総タンパク質含有率とタンパク質組成に及ぼす

日間育苗した．水田土壌（細粒質灰色低地土）を詰

登熟温度の影響の知見は無い．近年の日本では，登め，代かきを模して土壌を撹拌しておいた 1/2,000

熟期の高温によって玄米の外観品質および玄米粒重

ａプラスチックポットに育苗した苗（苗齢 4.8 〜 5.0）52）．

を１株３本植えで８株，円形に移植した．施肥は，も考慮すると，登熟温代かき時にＮ，P2O5，K2O をそれぞれポットあたり

度が米粒の総タンパク質含有率およびタンパク質組

0.3 ｇ施用し，追肥として移植後 25 日目にＮをポッ

成といった成分品質に及ぼす影響を明らかにするこ

トあたり 0.3 ｇ，移植後 35 日目にＮ，P2O5，K2O をとは重要な課題といえる．また，前述した田中ら 83）

それぞれポットあたり 0.2 ｇ施用した．穂ばらみ期の報告はタンパク質の電気泳動像から定性的に判断までは屋外で栽培し，分げつは適時除去して主稈のが低下する高温障害が大きな問題となっている
今後の地球温暖化の進行

22）

6

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

みを育成した．穂ばらみ期以降は，室温を 25 ℃

質画分の合計値を 100 ％として各タンパク質画分の/23 ℃:日平均 24.0 ℃（Ｌ区），30 ℃/26 ℃：日平均割合を算出した．本研究では，既報 40，59，81）に準じ

28.0 ℃（Ｍ区），33 ℃/29 ℃：日平均 30.6 ℃（Ｈ区）て，10kDa プロラミン，13kDa プロラミンおよび（６： 30 〜 17 ： 30/18 ： 30 〜５： 30，17 ： 30 〜

16kDa プロラミンの合計を PB-Ⅰとした．

18 ： 30 と５： 30 〜６： 30 は温度変化時間帯）とし精玄米の総タンパク質含有率は，80 ℃で３日以上た自然光型ファイトトロンで栽培した．各温度処理

乾燥した米粉末を供して，燃焼法（元素分析装置には１品種あたり３ポットを供試した．出穂後積算（エレメンタール社，rapidN Ⅲ））によって測定した

気温 1,000 ℃・日の期間の日平均日射量は，Ｌ区，窒素含有率に米のタンパク質換算係数 5.95 51）を乗じ

Ｍ区，Ｈ区のそれぞれで 15.4 ± 5.3，15.3 ± 5.8，て算出した．各タンパク質画分の含有率は，総タン-2 -1

15.6 ± 5.9MJm d （平均値±標準偏差）であった．

パク質含有率に各タンパク質画分の割合を乗じて算出穂後の積算気温が約 1,000 ℃・日に達した時，稲出した．

株を地際で刈り取り，風乾した後，１次枝梗粒と２次枝梗粒に分けて脱穀した．脱穀後に籾数を計測し，

２）結果籾すりして得られた粗玄米を粒厚選別した．粒厚（１）収量構成要素と収量に及ぼす登熟温度の影響

1.8 ㎜以上を精玄米として，玄米千粒重と１穂あた

精玄米の千粒重（以下千粒重）は，「ニホンマサ

りの精玄米重を測定した．登熟歩合は，１穂あたり

リ」と「LGC ソフト」のいずれにおいても，そしての精玄米粒数の１穂籾数に占める割合とした．

穂上位置にかかわらず登熟温度が高いほど低下した

各処理区のポット毎の精玄米５〜６ｇを粉砕機（第１表）．１次枝梗粒と２次枝梗粒を込みにしたす（UDY 社，サイクロンミル）で粉砕した．そして，べての粒の千粒重をＬ区とＨ区とで比較すると，そSDS-PAGE 分析によるタンパク質組成の解析およびの差は「ニホンマサリ」で 0.6 ｇ，「LGC ソフト」で総タンパク質含有率の測定に供した．

0.8 ｇであった．いずれの品種も，千粒重は１次枝

SDS-PAGE 分析およびタンパク質組成の解析は以梗粒の方が２次枝梗粒よりも 3.6 〜 3.8 ｇ重い特徴が下のように行った．約 20 ㎎の米粉末と SDS-Urea 溶

あった．１次枝梗粒，２次枝梗粒ともに，千粒重は液（４％ SDS，８Ｍ Urea，５％ メルカプトエタノ「ニホンマサリ」が「LGC ソフト」よりも 2.2 〜 2.6

ール，125mM Tris-HCl（pH6.8），20 ％グリセリン）

ｇ重かった．

700µL を２ mL 容のチューブ内で十分に混和し，チ１穂あたりのすべての粒の登熟歩合に対する登熟ューブを横にして 35 ℃で１日静置した．その後，温度の影響は有意ではなかった（第１表）．しかし，チューブを立てて 35 ℃で１日静置した後，上清を「LGC ソフト」の２次枝梗粒では，Ｈ区の登熟歩合

ポリアクリルアミドゲル電気泳動して各タンパク質

は，Ｍ区とＬ区の登熟歩合に比較して 13 〜 17 ％低画分に分離した．電気泳動後のゲルを 0.08 ％クマシ

かった．２次枝梗粒の登熟歩合は１次枝梗粒の登熟ーブリリアントブルーＲ 250 溶液中で１日振盪して歩合より低い傾向にあり，登熟温度が高いほどそのタンパク質を染色した．上述した SDS-PAGE 法は西傾向は顕著であった．また，１次枝梗粒と２次枝梗

58）に準じて行った．次に，１次元電気泳動ゲル粒のいずれにおいても，「LGC ソフト」の登熟歩合

解析用ソフトウェア（コスモ・バイオ社，Phoretix

は「ニホンマサリ」よりも低く，Ｈ区でその差が顕1D Advanced）を用いて，電気泳動後のゲルの画像著であった．

尾（第１図）から 57kDa 超過タンパク質（分子量 57kDa

１穂あたりの精玄米重に対する登熟温度の影響はを超える複数のタンパク質画分の合計），57kDa タン

有意ではなかった（第１表）．１穂あたりの精玄米

パク質（37-39kDa グルテリン α と 22-23kDa グルテ

重は，「ニホンマサリ」では 1.42 〜 1.44 ｇであった

リン β の前駆体），37-39kDa グルテリン α ，26kDa

が，「LGC ソフト」では 1.05 〜 1.19 ｇであり，登熟グロブリン，22-23kDa グルテリン β，16kDa プロラ

温度の最も高かったＨ区で品種間差が大きかった．

ミン，13kDa プロラミン，10kDa プロラミンを定量（２）タンパク質組成に及ぼす登熟温度の影響

し，タンパク質組成を解析した．これらのタンパク

１次枝梗粒と２次枝梗粒を込みにしたすべての粒大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

第１表

7

収量と収量構成要素に及ぼす登熟温度の影響

数値は平均値±標準偏差を示す．重量は水分 15 ％換算値．＊，＊＊，＊＊＊はそれぞれ５％，
１％，0.1 ％水準で有意であることを示し，ns は５％水準で有意でないことを示す．

を対象とすると，「ニホンマサリ」の総タンパク質ン α の割合の合計は 21.8 〜 26.2 ％であり，「ニホンに占める PB-Ⅰ構成タンパク質の合計割合（以下マサリ」の１/２以下であった．

PB-Ⅰ割合）は 18.7 〜 25.7 ％であった（第２表）．まPB-Ⅰ構成タンパク質の内，13kDa プロラミンとた，PB-Ⅰ構成タンパク質の中で大きな割合を占め16kDa プロラミンの総タンパク質に占める割合は，ているのは 13kDa プロラミンであった．「LGC ソフ

登熟温度が高いほど低く，割合の変動が大きかった

ト」も 13kDa プロラミンが PB-Ⅰ構成タンパク質ののは 13kDa プロラミンであった（第２表）．１次枝

中で最も大きな割合を占めたが，その割合は 27.3 〜

梗粒と２次枝梗粒を込みにしたすべての粒につい37.6 ％と「ニホンマサリ」の 2.2 〜 2.6 倍であり，て，13kDa プロラミンの割合をＨ区とＬ区で比較す

PB-Ⅰ割合も「ニホンマサリ」の 1.9 〜 2.0 倍であっると，「ニホンマサリ」では 6.2 ％，「LGC ソフト」

た．PB-Ⅰ構成タンパク質以外のタンパク質は，「ニでは 10.3 ％の差異があった．また，品種と登熟温度

ホンマサリ」では 22-23kDa グルテリン β および 37-の間には５％水準で有意な交互作用が認められた．

39kDa グルテリン α がそれぞれ 20.9 〜 22.8 ％およびPB-Ⅰ構成タンパク質以外のタンパク質では，「ニホ28.2 〜 31.6 ％と大きな割合を占め，両タンパク質画

ンマサリ」と「LGC ソフト」のいずれも，22-23kDa

分の合計は約５割を占めた．一方，「LGC ソフト」

グルテリン β，37-39kDa グルテリン α，57kDa タン

では，22-23kDa グルテリン β と 37-39kDa グルテリ

パク質および 57kDa 超過タンパク質の総タンパク質8

近畿中国四国農業研究センター研究報告

第２表

第 14 号（2015）

精玄米のタンパク質組成に及ぼす登熟温度の影響

数値は平均値±標準偏差を示す．＊，＊＊，＊＊＊はそれぞれ５％，１％，0.1 ％水準で有意であることを示し，ns は５％水準で有意でないことを示す．

に占める割合は，登熟温度の高い処理ほど高かった．

0.01）が認められる一方で，登熟温度の影響は判然

穂上位置によって米粒のタンパク質組成は異なとしなかった（第２図，第３表）．穂上位置別の米り，「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」のいずれも，粒の総タンパク質含有率にも，登熟温度による有意13kDa プロラミン，16kDa プロラミンおよび PB-Ⅰ

差は認められなかった．両品種とも，総タンパク質

割合が１次枝梗粒より２次枝梗粒で低かった（第２含有率は１次枝梗粒よりも２次枝梗粒の方が有意に表）．一方，37-39kDa グルテリン α，57kDa タンパ

高かった（Ｐ＜ 0.01）．

ク質および 57kDa 超過タンパク質の割合は１次枝梗

総タンパク質含有率と前項で示したタンパク質組

粒よりも２次枝梗粒で高かった．タンパク質組成に成に基づいて算出した PB-Ⅰ含有率は，登熟温度が及ぼす登熟温度の影響は，１次枝梗粒と２次枝梗粒

高い処理区ほど低下した（第２図）．１次枝梗粒ととで概ね類似し，いずれのタンパク質画分において２次枝梗粒を込みにしたすべての粒の PB-Ⅰ含有率

も，着生位置と登熟温度との間に有意な交互作用はについてＬ区とＨ区とを比較すると，その差は，認められなかった．

「ニホンマサリ」では 0.4 ポイント，「LGC ソフト」

（３）タンパク質含有率に及ぼす登熟温度の影響

では 0.7 ポイントであった．PB-Ⅰ含有率には，５％１次枝梗粒と２次枝梗粒を込みにしたすべての粒水準で有意な品種と登熟温度との交互作用が認めらを対象とすると，総タンパク質含有率は，「ニホンれ（第３表），登熟温度の高まりにともなう PB-Ⅰ含マサリ」では 6.3 〜 6.5 ％，「LGC ソフト」では 7.1 〜

有率の低下は「ニホンマサリ」より「LGC ソフト」

7.3 ％であり（第２図），明瞭な品種間差異（Ｐ＜で顕著であった（第２図）．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

9

第２図 精玄米の総タンパク質含有率および PB-Ⅰ含有率に及ぼす登熟温度の影響
Ｐ；１次枝梗，Ｓ；２次枝梗，Ｌ；平均 24.0 ℃，Ｍ；平均 28.0 ℃，Ｈ；平均 30.6 ℃．
垂線は標準偏差を示す．同一品種内の異なる英文字間には５％水準で有意差がある
ことを示す（LSD 法）．

第３表 精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率に及ぼす登熟温度の影響の分散分析

Ⅰの割合は，登熟温度が高いほど低くなった（第２表）．本研究で得られた 13kDa プロラミンに関する結果は，田中ら 83）が一般食用水稲品種「ユーカラ」の穂培養実験により，登熟温度 25 ℃と比較して 35 ℃
では 13kDa プロラミンの割合が小さかったとする報告，および Yamakawa ら 94）が複数の一般食用水稲
品種を供試して，登熟温度 33/28 ℃では 25/20 ℃より 13kDa プロラミン含量は大きく減少したとする報告と一致した．登熟期の高温条件は，貯蔵タンパク質に関連する遺伝子発現量を低下させ，中でも13kDa
プロラミンの遺伝子発現量が顕著に低下する 94）．このことから，「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」においても，高い登熟温度条件下では 13kDa プロラミ＊，＊＊，＊＊＊はそれぞれ５％，１％，0.1 ％水準で有意であることを示し，ns は５％水準で有意でないことを示す．

ンの遺伝子発現量が低下し，13kDa プロラミンおよび PB-Ⅰの生成量が低下したと推測される．
26kDa グロブリンを除く PB-Ⅰ構成タンパク質以３）考察

外のタンパク質画分の割合は，登熟温度が高いほど一般食用水稲品種「ニホンマサリ」とタンパク質高くなった．登熟期のイネ種子において，遊離アミ変異米水稲品種「LGC ソフト」のいずれも，米粒のノ酸含有量は登熟期間を通じて低く 27），転流窒素は

総タンパク質に占める 13kDa プロラミンおよび PB-

速やかにタンパク質に合成・貯蔵されると考えられ

10

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）ている．一般食用水稲品種の種子中のグルテリン含不十分なうちに乾燥・完熟し，１次枝梗粒と比較し有量は，開花後５日目から急速に増加し，グロブリて総タンパク質に占める 13kDa プロラミンの割合が

ン含有量も開花後５日目から徐々に増加する 82）．一低くなった可能性がある．また，２次枝梗粒では，方，プロラミン含有量は開花後５〜 10 日目まではグルテリンの前駆体である 57kDa タンパク質 73，93）

ほとんど増加せず，開花後 10 日目以降になって増の割合が多かったことも，貯蔵タンパク質形成の途

加し始め，グルテリンなどと同様に開花後 30 日目

中で米粒の乾燥・成熟が完了した可能性を示唆する頃に最大となる82）．このような登熟期の種子中におものである．

けるタンパク質集積量の経時変化は，タンパク質変１次枝梗粒と２次枝梗粒とでタンパク質組成は異異米水稲品種「LGC ソフト」の交配親であるタンパなったが，登熟温度の変化にともなう各タンパク画

ク質変異米水稲品種「エルジーシー１」でも確認さ分の割合の変動は１次枝梗粒と２次枝梗粒とで類似れている（飯田私信）．これらのことを踏まえる

し，米粒の着生位置と登熟温度との間に有意な交互と，登熟温度が高いほど 13kDa プロラミンおよび作用は認められなかった．したがって，米粒内のタ

PB-Ⅰの生合成が低下し，余剰となった転流窒素がンパク質の生合成・蓄積に対する登熟温度の影響

57kDa タンパク質やグルテリンなどのタンパク質画

は，穂上の着生位置にかかわらず等しく受けると考分の生合成に使われたと推測される．そのほかに，えられた．

登熟温度が米粒の成熟速度を早め，比較的遅い時期

米粒の総タンパク質含有率は，登熟温度が高いほに蓄積する 13kDa プロラミンの割合が相対的に低くど増加したとの報告がある 11，39，74，79，96）．それは，なったことも考えられるが，この点についてはさら

米粒におけるタンパク質の蓄積量に対してデンプンなる検討が必要である．

の蓄積量が相対的に少なく，千粒重が低下したこと

本研究では，登熟温度による PB-Ⅰ割合の変動がによると考えられている 39，74，96）．本研究において「ニホンマサリ」よりも「LGC ソフト」で大きかっも，穂上位置にかかわらず登熟温度が高いほど千粒た（第２表）．前述したタンパク質組成に及ぼす登重は低い傾向が認められた（第１表）．しかし，登熟温度の機作を想定すると，登熟温度が高まった場

熟温度と総タンパク質含有率との間に有意な相関関合に，13kDa プロラミンの割合が「ニホンマサリ」

係は認められなかった．供試６品種系統の中で１品よりも高い「LGC ソフト」では，「ニホンマサリ」

種のみ，明らかに米粒内の総タンパク質含有率が登より顕著に 13kDa プロラミンの生合成抑制の影響が

熟温度の影響を受けなかったとする梁取 96） の報告

タンパク質組成に現れたことが推測される．

を考慮すると，「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」

「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」のいずれも，は，総タンパク質含有率が登熟温度の影響を容易に

穂上位置によって米粒のタンパク質組成は異なり，受けない品種である可能性が考えられる．これまで

１次枝梗粒よりも２次枝梗粒の方が 13kDa プロラミに，松江ら 47） も，栽培年次や作期が異なるサンプンの割合は低く，57kDa 超過タンパク質，57kDa タルの分析の結果，登熟温度と総タンパク質含有率とンパク質および 37-39kDa グルテリン α の割合は高の関係は品種によって有意にならなかったことを報いことが明らかになった（第２表）．この結果は，告している．そして，森田 52）は，松江ら 47）の結果（１）タンパク質の種類によって米粒内における経について，高温による玄米１粒重の低下程度によっ

時的な蓄積のパターンが異なることと，（２）１次て総タンパク質含有率の高温反応が変わることをそ枝梗粒と２次枝梗粒では登熟期間が異なることに起の理由として推察している．これらのことから，米因すると推察される．すなわち，プロラミンはグル

粒の総タンパク質含有率に及ぼす登熟温度の影響のテリンより遅れて蓄積を開始し，徐々に増加するこ

品種間差異とその要因については，一層検討の余地とが知られている82）．そして，窒素の蓄積は強勢穎

果が弱勢穎果に先行し，窒素の蓄積速度は，登熟期間全般を通して強勢穎果より弱勢穎果で低い１）．したがって，２次枝梗粒では貯蔵タンパク質の形成ががあると考えられた．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

11２ 作期が登熟期の気象条件ならびに米粒のタンパ

種「エルジーシー潤」を供試した．そして，年次とク質組成および総タンパク質含有率に及ぼす影移植時期を複数設けることによって圃場条件下で登響

熟期の気温が変わる条件を作出し，登熟気温と米粒

一般食用水稲品種とタンパク質変異米水稲品種ののタンパク質組成との関係について，ポット試験のいずれも，米粒内の PB-Ⅰ割合は登熟温度が高いほ結果の確認を試みた．また，登熟期の気象条件と米ど低くなり，一方で総タンパク質含有率に及ぼす登粒の総タンパク質含有率およびタンパク質組成との熟温度の影響は小さかった．本結果は，穂揃い期ま関係を明らかにすることを目的とした．

でを同一条件で栽培して生育を揃え，その後人工気象室において成熟期までの温度条件を複数設け，日々

１）材料および方法一定としたポット試験に基づくものである．一方，

一般食用水稲品種「ニホンマサリ」，タンパク質

圃場栽培条件下では，気温は日々変化するだけでな

変異米水稲品種「LGC ソフト」および「エルジーシ

く，年次あるいは移植時期の差異によって登熟期のー潤」を供試した．「エルジーシー潤」は，「エルジ前半と後半の気温が大きく異なる場合がある．また，ーシー１」に一般食用水稲品種「コシヒカリ」の年次や移植時期によって，出穂期の生育量や窒素栄26kDa グロブリン欠失突然変異系統を交配して育成

養状態，登熟期の日射量，収量および収量構成要素

された低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲が異なり，米粒の総タンパク質含有率とタンパク質品種であり 56），低グルテリン遺伝子 Lgc1 16，17） と組成に影響を及ぼす可能性がある．一般食用水稲品

26kDa グロブリン欠失遺伝子 glb1 18） を共に持つ品

種では，米粒の総タンパク質含有率が出穂期前後の種である．

窒素栄養状態の影響を強く受けることが多数報告さ

供試品種は，2003 年から 2006 年に近畿中国四国れている．さらに，米粒の総タンパク質含有率は登農業研究センターの水田圃場（広島県福山市，北緯

熟期の日射量20，76）

２，38，68，88，96）

および登熟歩合と34 ° 30 ′・東経 133 ° 23 ′，標高２ｍ，細粒灰色低も関係することが知られている．また，千粒重およ地土）で栽培した．水稲用育苗培土（みのる産業）

び稈長と米粒のタンパク質組成との間には関連のあを詰めた育苗箱（14 × 32 穴，みのる産業）に 2003

86）

．一方，タンパク質変異

年は１穴あたり１粒，2004 年〜 2006 年は１穴あた

米水稲品種では，米粒の総タンパク質含有率とタンり３粒の催芽した種子を播種し，葉齢 3.4 〜 5.0 の苗

パク質組成の変動要因について，生育特性，収量構を４月 28 日〜６月 29 日に手植えした（第４表）．

成要素および登熟期の気象条件との関連が不明であ2004 年６月 11 日は「LGC ソフト」のみ移植した．

る．

2003 年は条間 30 ㎝株間 25 ㎝，１株１本植え，2004

ることが示唆されている

そこで，「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」に加年から 2006 年は条間 30 ㎝株間 15 ㎝，１株３本植え

え，低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品とした．試験区は 11 〜 19 ㎡とし，2003 年は「LGC

第４表 移植日と「LGC ソフト」の出穂期および登熟期における気温と日射量「エルジーシー潤」と「ニホンマサリ」の出穂期は，「LGC ソフト」と２日以内の差で
あった．

12

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

ソフト」と「ニホンマサリ」を３反復の乱塊法で配よりも高かった．出穂後０〜 30 日では，2006 年６

置し，「エルジーシー潤」は無反復とした．2004 年

月 29 日移植の気温が 24.9 ℃と最も低く，最も高かっは２反復の乱塊法で配置した．2005 年と 2006 年はたのは同年５月 16 日移植であり，その差は 3.7 ℃で移植時期を主区，品種を副区として３反復（2005 年）

あった．また，４カ年設けた５月中旬移植におけるないし２反復（2006 年）の分割ブロック法で配置し出穂後０〜 30 日の気温は 27.1 〜 28.6 ℃で，年次間差た．肥料は，いずれの年次・試験区とも基肥としては 1.5 ℃であったが，出穂後０〜 15 日の登熟期前半

Ｎ，P2O5，K2O をそれぞれ㎡あたり４ｇ施用し，追の気温には 26.4 〜 29.6 ℃の年次変動があり，年次間

肥は，2003 年は出穂前 23 〜 25 日に，2004 年から差は最大で 3.2 ℃であった．

2006 年は出穂前 27 〜 32 日にＮを㎡あたり４ｇ施用

出穂後０〜 15 日の日平均日射量（以下日射量）

した．2006 年６月 29 日移植は追肥量を２ｇとした．

は 15.1 〜 21.3MJm -2 ，出穂後 16 〜 30 日の日射量は病虫害防除は慣行の方法にしたがった．

12.6 〜 19.5MJm-2 であった（第４表）．同一年次では，粒厚 1.8 ㎜以上の精玄米約 25 ｇを粉砕機（UDY 社，
サイクロンミル）で粉砕し，「Ⅱ-１」に記載した方法に準じて総タンパク質含有率の測定と SDS-PAGE
分析およびタンパク質組成の解析を行った．
圃場の気温と日射量は，近畿中国四国農業研究セ
ンターの気象観測データを用いた．

５月中旬移植と比較して６月上旬〜下旬移植の方が日射量は低かった．
「エルジーシー潤」と「ニホンマサリ」の出穂期
は，「LGC ソフト」と２日以内の差であったことから，両品種の登熟期の気温や日射量は「LGC ソフト」と同様であった（第４表）．
（２）米粒のタンパク質組成，総タンパク質含有率

２）結果（１）各年次の気象概況，出穂期および登熟期の気象条件および PB-Ⅰ含有率
精玄米のタンパク質組成を第５表に示した．
「 L G C ソ フ ト 」 で は ，「 ニ ホ ン マ サ リ 」 よ り 2 2 -2003 年は６月下旬から８月中下旬にかけて平年よ

23kDa グルテリン β と 37-39kDa グルテリン α の割合

りも低温寡照に経過した（図表省略）．対照的に，が低く，13kDa プロラミンの割合が高いことで PB-

2004 年は６月下旬から７月下旬が高温多照の傾向にⅠ割合も高かった．また，「エルジーシー潤」では，あった．ただし，2004 年８月第１半旬と８月第４〜

22-23kDa グルテリン β と 37-39kDa グルテリン α の第５半旬は平年より低温寡照であった．2005 年は６割合が「LGC ソフト」よりも低いことに加え，月の１ヶ月が平年より高温多照であり，７月第１〜

26kDa グロブリンが欠失し，13kDa プロラミンおよ

第２半旬に低温寡照となった後，７月中旬から７月

び PB-Ⅰ割合が一層高かった．

下旬が再び高温多照であった．2005 年は８月以降が「エルジーシー潤」の 16kDa プロラミンと 22-

平年に類似した気象条件であった．2006 年は７月第23kDa グルテリン β，「ニホンマサリ」の 10kDa プロ

４〜第５半旬に低温寡照であったが，７月第６半旬

ラミンと 22-23kDa グルテリン β は，その割合に年次から８月第６半旬まで平年より高温多照であり，そおよび移植時期の差（Ｐ＜ 0.05）は認められなかっの後９月中旬までは平年より低温寡照であった．

たが，それ以外のタンパク質画分では差が認められ移植時期を４月 28 日から６月 29 日と広範に設けた（第５表）．PB-Ⅰ割合は，「ニホンマサリ」ではたことにより，「LGC ソフト」の出穂期は７月 18 日

16.9 〜 21.6 ％，「LGC ソフト」では 37.2 〜 46.1 ％，「エから８月 22 日となった（第４表）．出穂後０〜 15 日

ルジーシー潤」では 56.9 〜 62.8 ％の変動を示した．

の日平均気温（以下気温）は 26.4 〜 29.6 ℃，出穂後精玄米の総タンパク質含有率は，「ニホンマサリ」

16 〜 30 日の気温は 23.2 〜 28.3 ℃であった．ほとんが 6.6 〜 8.1 ％，「LGC ソフト」が 6.9 〜 8.9 ％，「エルどの作期で出穂後０〜 15 日の気温は出穂後 16 〜 30

ジーシー潤」が 6.9 〜 8.2 ％であり，最小値と最大値

日の気温よりも高かったが，2005 年４月 28 日移植との差は「ニホンマサリ」と「エルジーシー潤」がでは両者に差が無く，2003 年５月 13 日移植では出1.3 〜 1.5 ポイント，「LGC ソフト」が 2.0 ポイントで穂後 16 〜 30 日の気温の方が出穂後０〜 15 日の気温あった（第６表）．移植日を４時期設けた 2005 年で

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

第５表

13

精玄米におけるタンパク質画分の割合

同一品種内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey-Kramer 法）．なお，「エルジーシー潤」の 2003 年のデー
タは反復がないため，多重検定から除外した．

第６表 精玄米の総タンパク質含有率（％）・ PB-Ⅰ含有率（％）と登熟期間の気温・日射量との相関係数

TP と PB-Ⅰは，精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．＊は５％水準で有意であることを示す．同一品種内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey-Kramer 法）．なお，「エルジーシー潤」の 2003 年のデータは反復がないため，多重検定から除外した．DAH は出穂後日数を示す．

14

近畿中国四国農業研究センター研究報告

は，いずれの品種も移植日が遅いほど総タンパク質含有率が高い傾向にあった．また，移植日を２時期

第 14 号（2015）（３）登熟期の気象条件と米粒のタンパク質組成およびタンパク質含有率との関係設けた 2004 年の「LGC ソフト」でも，総タンパク

米粒の PB-Ⅰ構成タンパク質画分の中で，13kDa

質含有率は５月 13 日移植より６月 11 日移植の方がプロラミンは，いずれの品種も出穂後０〜 15 日の高かった．６月 29 日移植のみ総窒素施用量を減じ

気温と負の相関を示し，出穂後０〜 30 日および出た 2006 年では，供試した３品種の総タンパク質含

穂後 0 〜 15 日の日射量とも負の相関関係を示した

有率は５月 16 日移植より６月 29 日移植の方が低か（第７表）．一方，16kDa プロラミンおよび 10kDa プ

った．いずれの年次にも共通して設けた５月中旬移

ロラミンの割合と登熟期の気温および日射量との間

植では，2005 年の総タンパク質含有率が他年次よりには有意な相関関係が認められなかった．PB-Ⅰ割

低い傾向にあった．

合は 13kDa プロラミンの影響を反映して気温あるい精玄米の PB-Ⅰ含有率は，「ニホンマサリ」が 1.1

は日射量との相関関係が類似した．

〜 1.6 ％，「LGC ソフト」が 2.6 〜 4.1 ％，「エルジーPB-Ⅰ構成タンパク質以外のタンパク質画分は，シー潤」が 3.9 〜 5.1 ％であった（第６表）．総タン「LGC ソフト」では，37-39kDa グルテリン α およびパク質含有率が高い年次や移植時期では，PB-Ⅰ含

22-23kDa グルテリン β の割合が出穂後０〜 15 日の有率も高い傾向にあった．しかし，例えば「LGC ソ

気温と正の相関関係（ｒ＝ 0.923***，0.717*）を示しフト」では，2003 年５月 13 日移植と 2006 年５月 16た（第７表）．また，「エルジーシー潤」でも類似し日移植とで総タンパク質含有率の差は 0.1 ポイントた傾向にあった．一方，「ニホンマサリ」では，出しかなかったが，PB-Ⅰ含有率の差は 0.6 ポイントで

穂後０〜 15 日の気温と 37-39kDa グルテリン α およあり，PB-Ⅰ含有率の差に総タンパク質含有率より

び 22-23kDa グルテリン β との相関は認められず，も PB-Ⅰ割合が強く反映した場合が認められた．

57kDa タンパク質の割合と正の相関関係（ｒ＝0.787*）を示した．日射量との関係では，PB-Ⅰ割合
は，出穂後０〜 30 日および出穂後０〜 15 日の日射

第７表

精玄米の各タンパク質画分の割合と登熟期間の気温および日射量との相関係数＊，＊＊および＊＊＊は，それぞれ５％，１％および 0.1 ％水準で有意であることを示す．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

15

量と負の相関関係（ｒ＝-0.846** 〜-0.788*）を示し

ら，タンパク質変異米水稲品種では出穂後０〜 10

た．

日の気温が PB-Ⅰ割合に影響することが示唆された

さらに，登熟期間を５日間ずつに区切って PB-Ⅰ

（第８表）．一方，一般食用水稲品種「ニホンマサリ」

割合と気温および日射量との相関関係を検討した．

では，出穂後６〜 15 日の気温が PB-Ⅰ割合と高い相「LGC ソフト」と「エルジーシー潤」では，出穂後関を示したことから，貯蔵タンパク質の蓄積過程に０〜５日および６〜 10 日の気温が，PB-Ⅰ割合と負おける品種間差異が示唆された．このような品種間の相関関係（ｒ＝-0.857** 〜-0.709*）を示した（第８差異を生じた要因を以下に考察する．

表）．一方，「ニホンマサリ」では，出穂後６〜 10 日

「Ⅱ-１」の考察において，高温条件では 13kDa

および 11 〜 15 日の気温が PB-Ⅰ割合と負の相関関係

プロラミンの遺伝子発現量が低下 94） し，13kDa プ（ｒ＝-0.788*，-0.756*）を示した．日射量に関して

ロラミンおよび PB-Ⅰの生合成が低下した結果，余は，「LGC ソフト」では出穂後０〜５日と６〜 10 日，

剰となった転流窒素が 57kDa タンパク質やグルテリ「エルジーシー潤」では出穂後０〜５日の日射量がンなどのタンパク質画分の生合成に使われたことを

PB-Ⅰ割合と負の相関関係（ｒ＝-0.783* 〜-0.713*）

述べた．したがって，一般食用水稲品種とタンパクを示したが，「ニホンマサリ」では出穂後０〜５日，

質変異米水稲品種とでは 13kDa プロラミン遺伝子の６〜 10 日のいずれも５％水準で有意な相関関係が発現時期に差違があることで気温の影響を受けやす認められなかった．

い時期が異なったことが仮説としてあげられる．こ米粒の総タンパク質含有率は，出穂後０〜 15 日，のほかに，PB-Ⅰ割合が決定されるメカニズムを考

16 〜 30 日，０〜 30 日の期間のいずれの気温ともえる上では，PB-Ⅰ構成タンパク質以外のタンパク５％水準で有意な相関関係になく（第６表），日射

質画分についても考察する必要がある．本研究の結量とも同様であった（図表省略）．一方，PB-Ⅰ含有

果，「ニホンマサリ」では，37-39kDa グルテリン α率は，「ニホンマサリ」で出穂後０〜 15 日の期間のおよび 22-23kDa グルテリン β の前駆体である

気温と５％水準で有意な相関関係が認められたほ

57kDa タンパク質 73，93）が出穂後０〜 15 日の気温とか，「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」において出高い正の相関を示したのに対して，タンパク質変異

穂後０〜 15 日，０〜 30 日の期間の日射量と５％水米水稲品種では，37-39kDa グルテリン α や 22-23kDa

準で有意な相関関係が認められた（第６表）．

グルテリン β の割合が出穂後０〜 15 日の気温と高い
正の相関を示した（第７表）．そして，一般食用水

３）考察

稲品種では，グルテリンは開花後５日目から 10 日

「Ⅱ-１」において，米粒の PB-Ⅰ割合は，登熟期過ぎにかけて急速に米粒内に蓄積されることが知らの温度が高いほど低くなることを述べた．これは，れている 82）．また，グルテリンの生合成にかかわる登熟温度を人工的に制御して調査した結果に基づく遺伝子には，その発現量が登熟気温の影響を受けるが，異なる年次・移植時期を設定した圃場栽培条件

ものとほとんど受けないものがあることが報告され下でも同様の結果が確認された．さらに，本研究かている 94）．さらに，タンパク質変異米水稲品種の低

第８表

気温および日射量と精玄米の PB-Ⅰ割合との相関係数＊と＊＊は，それぞれ５％と１％水準で有意であることを示す．

16

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

グルテリン形質は，RNA 干渉によってグルテリン

らの期間の日射量は，いずれも気温と密接に関連しの多重遺伝子族の発現が抑制されたことによる 36）．

ており（ｒ＝ 0.839** 〜 0.925***，図表省略），登熟気

これらのことから，登熟初期の気温とグルテリンの温の影響を反映した可能性が高いと考えられる．

遺伝子発現および生合成との関係がタンパク質変異「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」の PB-Ⅰ含有率

米水稲品種と一般食用水稲品種とで異なり，それがも出穂後０〜 30 日および出穂後０〜 15 日の日射量

PB-Ⅰ割合と登熟気温との相関係数が高い時期に関と負の相関関係を示し（第６表），PB-Ⅰ割合を反映

する品種間差に反映したことが推測された．

したと推察された．今後は，遮光処理なども行って，次に，登熟気温と米粒の総タンパク質含有率との関係について考察する．本研究では，いずれの品種

登熟気温と日射量の影響を明らかにする必要がある．

でも登熟気温は米粒の総タンパク質含有率と相関を示さなかった（第６表）．本研究における出穂後０３作期が生育・収量性に及ぼす影響と米粒の PB-〜 30 日の平均気温は，24.9 ℃〜 28.6 ℃と高く，2006

Ⅰ割合および総タンパク質含有率の変動要因

年６月 29 日移植を除くとすべて 26 ℃以上の高温登

前項で得られた知見を踏まえ，作期が生育や収量

熟条件であったことが特徴である（第４表）．一方，性に及ぼす影響を明らかにするとともに，生育・収米粒の総タンパク質含有率は，登熟気温が高いほど量性と米粒の総タンパク質含有率および PB-Ⅰ割合

高まるとする報告 11，39，74，79，96）では，人工気象室との関係を検討する．

により登熟気温を 17 ℃〜 29 ℃や 20 ℃〜 27.5 ℃などと広範に設定している．また，登熟気温と米粒の総タンパク質含有率との関係を圃場試験によって調査した報告

28，33，34，65，89）を見ると，出穂後 30 日間あ１）材料および方法
供試品種および耕種概要は「Ⅱ-２」と同じである．

るいは出穂後 40 日間の平均気温が 20 〜 25 ℃以下と出穂期に１試験区あたり７株の主稈の止葉の葉色なった試験区が多く含まれており，一方では登熟気を葉緑素計（コニカミノルタ社，SPAD-502）で測温が高い試験区では 28 〜 30 ℃あるいは 26 〜 27 ℃で定した．「LGC ソフト」については，出穂期に１試あった．したがって，米粒の総タンパク質含有率に

験区あたり８〜 10 株を抜き取り，その内の中庸な及ぼす登熟気温の影響については，登熟気温が２株を穂，葉身，稈・葉鞘，枯死部に分解した．ま25 ℃以下となる条件を設定してさらに検討する必要

た，分解時に葉面積を葉面積計（ライカ社，LI-がある．ただし，圃場試験で登熟気温と米粒の総タ3100）で測定した．分解に供しなかった６〜８株のンパク質含有率との関連を論じた既報では，移植時根を切り取った後，分解した部位も含めて 80 ℃で期を遅らせて登熟気温が低い条件で米粒の総タンパ

３日以上乾燥し，重量を測定して㎡あたりの部位毎

ク質含有率が高まったとする報告が多い．本研究での乾物重と葉面積（LAI）を算出した．分解した各も，窒素施用量を同一として移植時期を変えた 2004

部位は粉砕機（CMT 社，TI-200）で粉砕し，80 ℃

年と 2005 年の試験では，移植時期を遅らせて登熟で３日以上乾燥した後，元素分析装置（エレメンタ

気温が低い条件で総タンパク質含有率が高い傾向にール社，rapidN Ⅲ）で燃焼法によって窒素含有率をあった（第６表）．この結果は，登熟気温が低いこ測定した．

とによって総タンパク質含有率が高くなったのか，

成熟期には，１試験区あたり７株の最長稈長を調移植時期を遅らせたことで稲体の窒素栄養状態が高査した．出穂後の積算気温 1,005 〜 1,077 ℃・日に１

まって総タンパク質含有率が高くなったのかが不明

試験区あたり 2.2 〜 3.2 ㎡の稲株を刈り取り，収量とであり，この点については次項で言及する．

収量構成要素を楠田 37）に準じて調査した．粒厚 1.8

日射量と PB-Ⅰ割合および PB-Ⅰ含有率との関係について述べる．本研究で供試した３品種ともに，
PB-Ⅰ割合は出穂後０〜 30 日および出穂後０〜 15 日の日射量と負の相関関係を示した（第７表）．これ㎜以上の玄米を精玄米とした．精玄米重と玄米千粒
重は水分 15 ％換算値として表示した．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

17

２）結果

それ以外では，「LGC ソフト」が 556 〜 617gm-2，「ニ（１）生育と収量

ホンマサリ」と「エルジーシー潤」が 541 〜 667gm-2「LGC ソフト」の出穂期の全重は，2006 年６月であった．穂数は，2003 年が 325 〜 337 本 m -2 とい

29 日移植が 730gm -2 と最も低く，それ以外では 863

ずれの品種でも最も少なく，最も多かったのは 2005-2

〜 1,154gm であった（第９表）．また，出穂期の年４月 28 日移植あるいは 2005 年５月 17 日移植のLAI は 4.24 〜 6.41 であった．止葉の葉色（SPAD 値）

535 〜 556 本 m-2 であった．総籾数は，穂数の多少とは，34.3 〜 39.9 であり，その差は最大で 5.6 ポイント

は必ずしも一致せず，2006 年６月 29 日移植が 26.9であった．「エルジーシー潤」と「ニホンマサリ」〜 28.6 千粒 m-2 と最も少なく，2005 年６月 21 日移植の出穂期の葉色はそれぞれ 33.0 〜 38.3 と 33.2 〜 38.0

が 36.5 〜 38.5 千粒 m-2 と最も多かった．登熟歩合は，であり（図表省略），年次あるいは移植時期による「ニホンマサリ」が 71.0 〜 91.3 ％，「LGC ソフト」が数値の高低が「LGC ソフト」に類似した．移植時期

80.8 〜 88.9 ％，「エルジーシー潤」が 68.2 〜 85.9 ％でを４時期設けた 2005 年では，いずれの品種も４月あり，いずれの品種も総籾数が最も多かった 2005

28 日移植と６月 21 日移植の葉色が５月 17 日移植と年６月 21 日移植で登熟歩合が最も低かった．千粒

６月２日移植より高かった．追肥の窒素施用量を減

重は，「ニホンマサリ」が 21.7 〜 23.7 ｇ，「LGC ソフ

じた 2006 年６月 29 日移植の葉色は，いずれの品種

ト」が 19.7 〜 21.6 ｇ，「エルジーシー潤」が 20.2 〜

も 2006 年５月 16 日移植より低かった．出穂期の茎22.5 ｇであり，その差は最大で 1.9 〜 2.3 ｇであった．

葉部窒素含有率は 0.95 〜 1.33 ％，茎葉部窒素含有量（２）生育および収量に関する諸形質と米粒の総タ-2は 7.62 〜 11.32gm であった．2004 年では，茎葉部窒

ンパク質含有率および PB-Ⅰ割合との関係

素含有率は移植日の遅い方が高かった．また，2005「LGC ソフト」の出穂期の茎葉部窒素含有率と同年では，最も遅い６月 21 日移植の茎葉部窒素含有

窒素含有量は，精玄米の総タンパク質含有率と正の率が最も高かった．一方，2006 年では茎葉部窒素含相関関係（ｒ＝ 0.714*，0.767*）を示したが，PB-Ⅰ

有率に移植日による差異がなく，茎葉部窒素含有量

割合とは相関が認められなかった（第９表）．また，

は移植日の早い方が高かった．稈長は，いずれの品

出穂期の全重，LAI および止葉の葉色は，総タンパ

種も 2006 年６月 29 日移植が最も低く，最も高かっ

ク質含有率や PB-Ⅰ割合とも相関関係が認められなたのは 2005 年６月２日移植であり，その差は 11.4 〜

かった．「ニホンマサリ」と「エルジーシー潤」で12.8 ㎝であった（第 10 表）．

も，止葉の葉色は総タンパク質含有率および PB-Ⅰ

精玄米重は，いずれの品種も 2006 年６月 29 日移植が最も低く，486 〜 506gm -2 であった（第 10 表）．

第９表

割合と相関を示さなかった（図表省略）．
収量構成要素では，登熟歩合と総タンパク質含有「LGC ソフト」の出穂期における生育と窒素栄養状態

窒素含有率と窒素含有量は，茎葉部における含有率と含有量を示す．TP と PBⅠは精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey-Kramer 法）．＊は，５％水準で有意であることを示す．

18

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 10 表

第 14 号（2015）

稈長，収量および収量構成要素

TP と PB-Ⅰは，精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．同一品種内の異なる
英文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey-Kramer 法）．なお，「エルジー
シー潤」の 2003 年のデータは反復がないため，多重検定から除外した．＊と＊＊は，それぞれ５％と１％水準で有意であることを示す．

率との間に負の相関関係（ｒ＝-0.856** 〜-0.666*）

また，「エルジーシー潤」の PB-Ⅰ割合も出穂期の葉が３品種で認められた（第 10 表）．また，「ニホン色，収量および収量構成要素と高い相関関係を示さマサリ」では，穂数および千粒重が PB-Ⅰ割合と相なかった．これらのことから，タンパク質変異米水

関関係（ｒ＝-0.768*，ｒ＝ 0.757*）を示したが，稲品種における米粒の PB-Ⅰ割合は，作期を違えた「LGC ソフト」と「エルジーシー潤」では，有意な場合の出穂期における窒素栄養状態，生育，さらに相関関係は認められなかった．

は総籾数，千粒重および登熟歩合などとの関連性は低いと推察される．一方，一般食用水稲品種である

３）考察「ニホンマサリ」では，千粒重が PB-Ⅰ割合と正の相「LGC ソフト」の米粒の PB-Ⅰ割合は，出穂期の関関係を示した（第 10 表）．同様の傾向は「Ⅱ-１」

生育量，茎葉部窒素含有率および同窒素含有量と有のポット試験でも認められている．さらに，１次枝

意な相関関係が認められず（第９表），収量，収量梗に由来する精玄米は２次枝梗の精玄米よりも粒重構成要素，稈長などとも同様であった（第 10 表）．

が大きいことが一般的であり，本研究の「Ⅱ-１」大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性19における「ニホンマサリ」と「LGC ソフト」を使った試験でも同様であるが，１次枝梗の精玄米は，２Ⅲ

ンパク質含有率に及ぼす影響

次枝梗の精玄米より 13kDa プロラミンの割合が高く，PB-Ⅰ割合が高かった（第２表）．建部ら

86）

窒素施用条件が米粒のタンパク質組成およびタも粒厚の厚い玄米は，薄い玄米よりプロラミンの割合が高かったことを報告している．したがって，本研

１

窒素施用条件が米粒のタンパク質組成および総タンパク質含有率に及ぼす影響

究の千粒重と PB-Ⅰ割合との間に認められた正の相

施肥窒素は，貯蔵タンパク質の基質となるため，

関関係は，既報と矛盾しないと考えられる．しかし，

古くは米の栄養価を高める観点から，窒素施用量

本研究では，タンパク質変異米水稲品種でもニホンと米粒の総タンパク質含有率との関係が研究されマサリと同様に千粒重が変動したにもかかわらず，

た 10，12，30，31，69，77）．近年になると，米粒の総タンパ

千粒重と PB-Ⅰ割合との間に明瞭な関係が認められ

ク質含有率が高いほど炊飯米の食味は悪化することなかった．この点については，設定する条件を拡大が知られるようになった 21，23，42，95）．また，良食味するなどしてさらに検討する必要がある．

米の需要の高まりとともに，稲体窒素吸収量あるい

米粒の総タンパク質含有率は，供試した３品種とは葉色による栄養診断，土壌診断に基づいて窒素施もに出穂期の葉色と５％水準で有意な相関関係にな

用量を調節し，総タンパク質含有率を制御する肥培かった（第９表，一部図表省略）が，抜き取り調査

管理技術の研究が数多く行われた．一方，窒素施用を行った「LGC ソフト」では，総タンパク質含有率

条件が米粒のタンパク質組成に及ぼす影響について

は出穂期の茎葉部窒素含有率および茎葉部窒素含有の報告は一般食用水稲品種でも数が少なく５，66，86，95），

量と正の相関関係にあった（第９表）．出穂期前後

タンパク質変異米水稲品種に関する知見はごくわずの稲体の窒素栄養状態は，米粒の総タンパク質含有かである 57）．

率と密接な関係を示すことが数多く報告されておそこで，一般食用水稲品種，低グルテリン米水稲り，タンパク質変異米水稲品種の作期が異なる条件

品種および低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米においても，米粒の総タンパク質含有率に出穂期の水稲品種を供試して，窒素施用量と窒素追肥時期が窒素栄養状態が影響していると考えられた．また，米粒のタンパク質組成と総タンパク質含有率に及ぼ

窒素施用量が同一の場合，移植時期を遅らせると出す影響を検討した．

穂期の稲体の窒素栄養状態が高まっていた（第９表）．このことから，「Ⅱ-２」で認められた移植時

１）材料および方法

期が遅いほど米粒の総タンパク質含有率が高まる現

一般食用水稲品種「ニホンマサリ」，タンパク質

象は，登熟期間の気温の差異よりもむしろ，稲体の変異米水稲品種「LGC ソフト」（低グルテリン米水

窒素栄養状態が高まることに起因すると考えられ

稲品種）および「エルジーシー潤」（低グルテリ

た．

ン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種）を供試した．

米粒の総タンパク質含有率は，登熟歩合と負の相試験は，2003 年，2004 年および 2006 年に近畿中

２，38，68，88，96），

国四国農業研究センター内の水田で行った．育苗にタンパク質変異米水稲品種においても同様の関係がはポット苗用育苗箱（14 × 32 穴，みのる産業）を本研究で認められた（第 10 表）．良食味米および酒用い，育苗培土（みのる産業）を詰めた後，催芽し造好適米の生産では，米粒の総タンパク質含有率をた種子を播種した．播種粒数は，2003 年は１穴あた

高めないことが求められることから，登熟歩合にもり１粒，2004 年と 2006 年は３粒とした．播種後は留意した作付け計画および栽培管理が重要になると一般的な方法で育苗し，2003 年と 2004 年は５月 13考えられた．

日に，2006 年は５月 16 日に同センター内の水田に関関係を示すことが知られているが手植えした．2003 年は条間 30 ㎝株間 25 ㎝，１株１本植えとし，2004 年と 2006 年は条間 30 ㎝株間 15 ㎝，
１株３本植えとした．試験区は，面積を 11 〜 18 ㎡

20

近畿中国四国農業研究センター研究報告とし，窒素施用処理を主区，品種を副区とする分割

第 14 号（2015）

４ gm-2 施用した．

区法により３反復（2003 年）ないし２反復（2004

成熟期には各試験区から 42 株（2003 年），54 株

年と 2006 年）で配置した．ただし，2003 年の「エ（2004 年），48 株（2006 年）を刈り取り，粒厚 1.8 ㎜

ルジーシー潤」は反復を設けなかった．

以上の玄米を精玄米とした．精玄米約 25 ｇを粉砕

つぎに，施肥窒素の条件について以下に示す．

機（UDY 社，サイクロンミル）で粉砕し，「Ⅱ-１」2003 年は，無窒素区，少肥区および標肥区を設け，に準じて総タンパク質含有率の測定と SDS-PAGE 分-2-2

総窒素施用量は少肥区が６ gm （基肥４ gm ，分げ-2

析およびタンパク質組成の解析を行った．

-2

つ盛期の追肥２ gm ）とし，標肥区は 10gm （基肥４ gm -2 ，分げつ盛期２ gm -2 ，幼穂形成期４ gm -2 ）と-2した．2004 年は，窒素を基肥に４ gm 施用し，分げ
つ盛期，最高分げつ期，穂首分化期，幼穂形成期の-2いずれかに４ gm 施用する試験区（総窒素施用量８-2２）結果（１）出穂期と登熟期間の気象条件
出穂期は，「Ⅱ-２」で記述したように，作期が同一であれば品種間の差異は１〜２日であった．また，

gm ）を３品種に設けた．このほかに，「LGC ソフ

いずれの品種も，窒素施用条件による出穂期の差異

ト」については，分げつ盛期と幼穂形成期に窒素をは１日以内であった（図表省略）．したがって，登それぞれ２ gm-2 と４ gm-2 追肥して合計 10gm-2 とした

熟期間の気象条件も，作期が同一であれば品種間お試験区を設けた．さらに，異なる窒素供給条件を設よび窒素施用処理間に差異はほとんどなかった．

-2

定するために，速効性肥料で４ gm と肥効調節型被-2

覆尿素（チッソ旭肥料，LP100）３ gm を基肥とし-2て施用し，穂首分化期に窒素を４ gm 施用する試験-2（２）米粒のタンパク質組成に及ぼす窒素施用条件の影響
第 11 表から第 14 表に各年次の米粒のタンパク質区（総窒素施用量 11gm ）を設けた．2006 年は，基組成を示した．総窒素施用量０ gm -2 （無窒素区），

肥として４ gm-2 の窒素を施用し，追肥しない試験区

６ gm-2（少肥区），10gm-2（標肥区）の３処理を設け（総窒素施用量４ gm -2 ）を設けた．また，５月中旬

た 2003 年では，PB-Ⅰ割合が，「ニホンマサリ」で-2

移植では基肥のほかに穂首分化期に４ gm の窒素を-2施用する試験区（総窒素施用量８ gm ），６月下旬-2

移植では基肥のほかに穂首分化期に２ gm の窒素を-2

は 19.9 〜 21.6 ％，「LGC ソフト」では 43.1 〜 45.0 ％，「エルジーシー潤」では 60.7 〜 62.8 ％であり，総窒素施用量が最も多かった標肥区の PB-Ⅰ割合がわず施用する試験区（総窒素施用量６ gm ）を設けた．

かに高い傾向にあった（第 11 表）．同様に，総窒素

なお，いずれの処理区も P 2 O 5 と K 2 O は基肥として施用量が多い条件で PB-Ⅰ割合の高い傾向が，2004

第 11 表窒素施用条件が精玄米のタンパク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響（2003 年）「エルジーシー潤」は反復なし．「エルジーシー潤」には 26kDa グロブリンが存在しないため「−」で示した．同一品
種内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

21

年の「LGC ソフト」（第 13 表），2006 年の５月中旬

ンパク質画分の中で 26kDa グロブリンのみは，その移植の供試全品種（第 14 表）で認められた．一方，割合が PB-Ⅰ割合が高くなる場合でも変化しない

2006 年の６月下旬移植では，総窒素施用量が異なる（第 11，13 表）か高くなる（第 14 表）傾向にあった．

条件でも「ニホンマサリ」と「エルジーシー潤」でPB-Ⅰ割合と総タンパク質含有率との単相関係数

PB-Ⅰ割合に有意な処理間差は認められなかったは 0.088 〜 0.453（Ｐ＞ 0.05）であったが，出穂後０（第 14 表）．また，総窒素施用量を同一として追肥〜 15 日の気温の影響を取り除き（登熟気温固定），

時期を変えた 2004 年の試験では，いずれの品種も

PB-Ⅰ割合と総タンパク質含有率との偏相関を検討

追肥時期による PB-Ⅰ割合に差異は認められなかっすると，偏相関係数は 0.831** 〜 0.907*** であり，いた（第 12 表）．

ずれの品種も高い正の相関関係を示した（第 15 表）．

PB-Ⅰ割合に窒素施用処理間の差異が認められる
場合において，PB-Ⅰ構成タンパク質画分の中で有（３）米粒の総タンパク質含有率および PB-Ⅰ含有率に及ぼす窒素施用条件の影響

意な差異が認められたのは 13kDa プロラミンであっ

米粒の総タンパク質含有率は，作期が同一であれた（第 11，14 表）．PB-Ⅰ構成タンパク質以外のタば総窒素施用量の多い条件で高まった（第 11，13，

第 12 表窒素追肥時期が精玄米のタンパク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響（2004 年）「エルジーシー潤」は反復なし．「エルジーシー潤」には 26kDa グロブリンが存在しないため「−」で示した．同一品種内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．

第 13 表 窒素施用条件が「LGC ソフト」の精玄米のタンパク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響（2004 年）「基肥（速効性）＋追肥１回」は第 13 表の穂首分化期追肥と同一処理で総窒素施用量８ gm-2 であり，「基肥（速効性）＋追肥２
回」は第 12 表の標肥と同様の窒素施用方法（総窒素施用量 10gm-2）である．「基肥（速効性＋緩効性）＋追肥１回」の総窒素
施用量は 11gm-2，追肥時期は穂首分化期である．異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．

22

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 表

第 14 号（2015）

窒素追肥が精玄米のタンパク質組成およびタンパク質含有率に及ぼす影響（2006 年）「エルジーシー潤」には 26kDa グロブリンが存在しないため「−」で示した．同一品種内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．

第 15 表精玄米の総タンパク質含有率および登熟気温と PB-Ⅰ割合との相関係数

登熟気温は出穂後０〜 15 日間の日平均気温を用いた．「LGC ソフト」；ｎ＝ 13，「エルジーシー潤」と「ニホンマサリ」；ｎ＝ 11．＊＊，＊＊＊はそれぞれ１％，0.1 ％水準で有意であることを示す．

14 表）．総窒素施用量を同一として追肥時期を変えくなることを示唆する結果が得られた．また，このた 2004 年の試験では，いずれの品種も幼穂形成期

ことは，PB-Ⅰ構成タンパク質である 13kDa プロラの追肥が総タンパク質含有率を高めた（第 12 表）．

ミンの割合が高まり，PB-Ⅰ構成タンパク質以外のPB-Ⅰ含有率はおおむね総タンパク質含有率と類タンパク質では，グロブリンを除く各種タンパク質

似した処理間差を示したが，例えば第 14 表におけの割合が低くなることによるものと推察された（第る「エルジーシー潤」の６月下旬移植の追肥処理間

11，13，14 表）．山下・藤本 95）や折谷・葭田 66），建差のように，総タンパク質含有率で認められた有意部ら 86）は，一般食用水稲品種について，窒素施用量な差が PB-Ⅰ含有率では認められなくなる場合が散を増すほど，また遅い時期の窒素追肥処理によって見された（第 12，14 表）．

米粒の総タンパク質含有率は高くなったが，タンパ
ク質組成に変化は認められない，もしくはグルテリ

３）考察ンの割合が高まったことを報告している．西村ら 57）

一般食用水稲品種に関する多くの知見と同様に，は，低グルテリン米水稲品種と低グルテリン・タンパク質変異米水稲品種でも窒素施用量が多い条

26kDa グロブリン欠失系統を供試し，窒素施用量の件および窒素追肥時期が遅い条件で米粒の総タンパ違いによって総タンパク質含有率は変化するが，タ

ク質含有率は高まることが明らかになった．

ンパク質組成はほとんど影響されないと報告してい本研究では，窒素施用量を高めて米粒の総タンパ

る．これら既報は，本研究で示唆された窒素施用量

ク質含有率が高まる条件で PB-Ⅰ割合はわずかに高の増加によって総タンパク質含有率が増加すると

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

23

PB-Ⅰ割合はわずかに高まる傾向とは異なるもので栄養状態では，グルテリンと比較して遅い時期に蓄ある．以下では，既報と本研究とで矛盾が生じた理積するプロラミンの方がより形成されやすいことが由を考察したい．

推察された．

緒論でも触れたが，山下・藤本

95）や折谷・葭田66）

は，溶媒抽出によって貯蔵タンパク質を分画定量し，
建部ら

86）

は，Ogawa ら

59）のペプシンを用いた抽出法で貯蔵タンパク質を分画定量した．溶媒抽出法の難点は，抽出効率，特にプロラミン抽出の不安定性にある．平野９）は，建部らと同様の方法でタンパ

ク質組成を解析するとともに，著者と同様の SDS-

２

窒素施用条件が生育・収量性に及ぼす影響と米粒の PB-Ⅰ割合および総タンパク質含有率の変動要因
さまざまな窒素施用条件における生育・収量性を把握し，米粒の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ割合の変動要因を明らかにすることを目的とした．

PAGE 法に基づく方法でも解析し，測定方法の比較検討を行っている．その結果を見ると測定方法によ

１）材料および方法ってタンパク質組成には大きな隔たりがあり，タン

供試品種と栽培概要は「Ⅲ-１」と同様である．

パク質の溶媒抽出・分画によるタンパク質組成の解

出穂期の葉色，成熟期の稈長と倒伏程度を「Ⅱ-析を行った既報は，実態を正確に反映していない可３」と同様に調査した．また，「LGC ソフト」につ能性が高いと考えられた．

いては，2004 年の肥効調節型肥料を用いた処理を除57）

は，本研究と同様に SDS-PAGE

いてすべての処理で出穂期と成熟期に抜取調査を行法と画像解析による方法でタンパク質組成を解析し

い，葉面積，部位別の乾物重，窒素含有率の測定おている．しかし，本研究のように数十ｇ単位の米粒

よび部位別窒素含有量の検討を「Ⅱ-３」に準じてを粉砕したサンプルではなく，１処理区の分析に精行った．

一方，西村ら

玄米 10 粒を用い，１粒ずつ測定した値の平均値を使って窒素施用条件との関係を検討している．何粒収量と収量構成要素の調査は「Ⅱ-３」に準じて行った．

を測定すれば処理区全体を正確に反映する結果が得られるかは不明であるが，本研究の「Ⅱ-１」にお２）結果

いて１次枝梗着生粒と２次枝梗着生粒とでタンパク（１）生育と収量質組成が大きく異なることが明らかになっているこ

2003 年，2004 年および 2006 年の試験を通して，とから，10 粒の測定では誤差が大きく，窒素施用量「LGC ソフト」の出穂期の全重は 607 〜 1,194gm -2 ，あるいは米粒の総タンパク質含有率とタンパク質組

LAI は 2.5 〜 7.2 であり，同一の作期では，窒素施用成との関係を捉え難くしていた可能性がある．

量が多いほど高い場合が多かった（第 16 表）．出穂

米粒の総タンパク質含有率の増加にともなって，期の葉色（SPAD 値）は 31.2 〜 38.7 であった．2003

どのようなメカニズムで 13kDa プロラミンの割合が年の試験では，出穂期の葉色は標肥区が最も高く，増加したのかは不明であるが，従来の知見から若干

穂肥を施用しなかった少肥区と無窒素区が同程度で考察してみたい．Tanaka ら82）

は，登熟期の米粒中あった．総窒素施用量を同一として追肥時期の処理のグルテリンとプロラミンの蓄積開始時期にはタイを設けた 2004 年の試験では，出穂期の葉色は，追ムラグがあり，プロラミンはグルテリンより５日以

肥時期を分げつ盛期あるいは最高分げつ期とした処上遅れて蓄積することを報告している．また，グル理区で最も低く，穂首分化期，幼穂形成期と追肥時

テリン含有量は開花後５日目頃から急速に増加する期を遅くするにしたがって高くなった．2006 年の試のに対して，プロラミンは徐々に増加するとしてい験では，無追肥区よりも追肥区（穂首分化期）の方る．そして，窒素施用量が多い場合や窒素追肥時期が出穂期の葉色は 2.4 〜 4.1 ポイント高かった．出穂が遅い場合は，登熟後期まで米粒中に窒素の供給が期の葉色に対する窒素施用条件の影響は，「ニホン続くことが推測される．これらのことから，総タン

マサリ」と「エルジーシー潤」でも類似した（デー

パク質含有率が高まる窒素施用条件および稲体窒素タ省略）．「LGC ソフト」の出穂期の茎葉部窒素含有24

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 16 表

第 14 号（2015）

窒素施用条件が「LGC ソフト」の出穂期の生育と窒素栄養状態に及ぼす影響

窒素含有率と窒素含有量は，茎葉部における含有率と含有量を示す．TP と PB-Ⅰは精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．同一年次内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．＊＊，＊＊＊はそれぞれ１％，0.1 ％水準で有意であることを示す．

率は 0.78 〜 1.27 ％，茎葉部窒素含有量は 4.2 〜-2

処理間の有意差（Ｐ＜ 0.05）が認められなかったが，13.2gm であり，同一の作期では，窒素施用量が多「ニホンマサリ」では５月中旬移植および６月下旬

いほど高い場合が多かった（第 16 表）．稈長は，い移植において追肥処理区の方が無追肥区よりも８〜ずれの年次においても窒素施用量が多いほど長くな

９ポイント低く，「エルジーシー潤」では５月中旬

ったが，2003 年と 2006 年の試験では倒伏は全く生移植において追肥処理区の方が無追肥区よりも 19

じなかった（第 17 表）．台風の影響が大きかった

ポイント低かった．千粒重は，「ニホンマサリ」が2004 年の試験では，「LGC ソフト」の倒伏程度は総21.7 〜 24.3 ｇ，「LGC ソフト」が 19.9 〜 22.1 ｇ，「エ窒素施用量を同一とした場合に追肥時期が早いほど

ルジーシー潤」が 20.2 〜 23.3 ｇであった．

高い傾向にあった．ただし，処理区全体の倒伏程度（２）生育および収量に関する諸形質と米粒の総タは 0.5 〜 2.0 と軽微であった．「ニホンマサリ」とンパク質含有率および PB-Ⅰ割合との関係「エルジーシー潤」では，倒伏程度は 0.5 〜 1.5 であ「LGC ソフト」の出穂期における全重，LAI，止り，追肥時期による差異は認められなかった．

葉の葉色，茎葉部窒素含有率および茎葉部窒素含有

精玄米重は，いずれの品種も 2003 年の試験にお量は，精玄米の総タンパク質含有率と高い正の相関

ける無窒素区が最も低く，362 〜 401gm -2 であった関係（ｒ＝ 0.714** 〜 0.888***）を示したが，PB-Ⅰ割（第 17 表）．それ以外では，「LGC ソフト」が 401 〜合とは有意な相関関係を示さなかった（第 16 表）．

-2

610gm ，「ニホンマサリ」と「エルジーシー潤」が-2「ニホンマサリ」と「エルジーシー潤」でも出穂期

448 〜 655gm であった．2003 年と 2006 年の試験結の葉色と総タンパク質含有率は正の相関関係（ｒ＝果から，総窒素施用量が多いと穂数および総籾数が0.809** 〜 0.842***）を示したが，出穂期の葉色と PB-多くなり，精玄米重も高くなった．追肥時期の影響

Ⅰ割合とは有意な相関関係を示さなかった（図表省を検討した 2004 年の試験では，精玄米重は穂首分略）．

化期および幼穂形成期の追肥でやや高い傾向にあっ

登熟過程における稲体の窒素動態と精玄米の総タ

た．穂首分化期の追肥によっていずれの品種も総籾

ンパク質含有率および PB-Ⅰ割合との関係を検討す

数は多くなったが，「LGC ソフト」では登熟歩合のるために，「LGC ソフト」について，Δ茎葉部窒素低下は認められず，「ニホンマサリ」と「エルジー含有量（出穂期の茎葉部窒素含有量−成熟期の茎葉シー潤」でも登熟歩合は幼穂形成期の追肥と比較し部窒素含有量）と登熟期間の稲体窒素吸収量を算出て２〜４ポイントの低下に留まった．2006 年の試験

し，総タンパク質含有率および PB-Ⅰ割合との相関における登熟歩合は，「LGC ソフト」では窒素施用係数を第 18 表に示した．Δ茎葉部窒素含有量は精大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

第 17 表25

窒素施用条件が稈長，倒伏程度，収量および収量構成要素に及ぼす影響2006 年の窒素施用処理欄における括弧内は移植時期を示す．TP と PB-Ⅰは，精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．同一品種・同一年次内の異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（LSD 法）．＊，＊＊，＊＊＊はそれぞれ５％，１％，0.1 ％水準で有意であることを示す．

玄米の総タンパク質含有率と高い正の相関関係（ｒ＝ 0.892***）を示した．一方，登熟期間の稲体窒素吸収量と総タンパク質含有率とは相関係数が負の第 18 表 「LGC ソフト」の登熟過程における窒素動態と精玄米の総タンパク質含有率
および PB-Ⅰ割合との関係値を示し，５％水準で有意な相関関係は認められなかった．Δ茎葉部窒素含有量および登熟期間の稲体
窒素吸収量は PB-Ⅰ割合と有意な相関関係を示さなかった．
稈長は，精玄米の総タンパク質含有率と正の相関関係（ｒ＝ 0.633* 〜 0.859***）を示したが，PB-Ⅰ割
合とは相関関係を示さなかった（第 17 表）．いずれ

数値は相関係数を示す．Δ茎葉部窒素含有量＝出穂期の茎葉部窒素含有量-成熟期の茎葉部窒素含有量．TPと PB-Ⅰは精玄米の総タンパク質含有率と PB-Ⅰ含有率を示す．ｎ＝ 12．＊＊＊は 0.1 ％水準で有意であることを示す．

の品種も，精玄米重と総籾数は総タンパク質含有率

相関関係（ｒ＝ 0.655*）を示した（第 17 表）．「LGCと正の相関関係（ｒ＝ 0.636* 〜 0.844**）を示し，「ニソフト」と「エルジーシー潤」では，登熟歩合が総ホンマサリ」では穂数も総タンパク質含有率と正のタンパク質含有率と負の相関関係（ｒ＝-0.858*** 〜26

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）-0.801**）を示した．収量および収量構成要素の中

米粒に転流する窒素量が米粒の総タンパク質含有率

で PB-Ⅰ割合と相関関係を示したのは千粒重であり，を決定する上で重要であると考えられた．

「エルジーシー潤」と「ニホンマサリ」で正の相関本研究では，米粒の総タンパク質含有率が総籾数
および精玄米重と正の相関関係にあった（第 17 表）

関係（ｒ＝ 0.634* 〜 0.638*）が認められた．

が，これは窒素施用量を高めて総籾数および精玄米
３）考察重が高まる条件で総タンパク質含有率も高まったた本研究では，出穂期の全重や成熟期の稈長など生めと考えられた．作期の影響を検討した結果と同様

育に関する形質と米粒の PB-Ⅰ割合との間に相関関に，「LGC ソフト」と「エルジーシー潤」では総タ係は認められなかった．このことから，窒素施用条

ンパク質含有率が登熟歩合と負の相関関係にあった件が異なることで生育が大きく変わっても，米粒の（第 17 表）ことから，総タンパク質含有率の決定に，

タンパク質組成に直接影響することはないと考えら

登熟歩合は重要な形質と考えられた．

れた．収量および収量構成要素の中では，「ニホン総窒素施用量を同一として追肥時期の影響を検討

マサリ」と「エルジーシー潤」の玄米千粒重が PB-した試験では，穂首分化期の窒素追肥で総籾数が多Ⅰ割合と正の相関関係（Ｐ＜ 0.05）を示し，「Ⅱ-３」

くなり，収量はほかの追肥時期と比較して同等もしの「ニホンマサリ」の作期が異なる場合と同様の結

くはそれ以上であった（第 17 表）．また，「Ⅲ-１」

果が得られた．また，「LGC ソフト」では，相関係で述べたように，穂首分化期の窒素追肥は幼穂形成

数が 5 ％水準で有意ではなかったが，上記 2 品種と期の追肥と比較して米粒の総タンパク質含有率が低同様に相関係数は正の値（Ｐ＜ 0.1）であった．こかった（第 12 表）．これまでに，穂首分化期の窒素のことから，栽培方法による千粒重の変化が米粒の追肥は上位葉を著しく伸長ならびに下垂させ，登熟

PB-Ⅰ割合の変化に関与することが推察された．

期間の受光体勢が悪化することで登熟歩合の低下お

米粒の総タンパク質含有率は，「ニホンマサリ」のよび収量の低下を引き起こすとされてきた 50）．しか

みならずタンパク質変異米水稲品種においても出穂し，本研究で供試した「ニホンマサリ」，「LGC ソフ

期の葉色，茎葉部窒素含有率および同窒素含有量とト」および「エルジーシー潤」では，観察の結果，受高い正の相関関係にあった（第 16 表）．一般食用水光体勢の悪化は認められなかった．また，従来，穂稲品種では，米粒内の総タンパク質含有率が高いほ首分化期の窒素追肥は下位節間の伸長を促して倒伏

21，23，42，95），

しやすい草姿を形成するとされている 50）．登熟期間

良食味米生産の観点から，米粒内の総タンパク質含に倒伏が生じた場合には，その時期にもよるが，登有率の変動に関与する要因については多数の検討が熟歩合ひいては収量の低下を生じるとともに，米粒なされてきた．中でも，出穂前後および登熟初期にの総タンパク質含有率の増大を生じる場合がある 42）．

おける葉身・茎葉の窒素含有率，稲体窒素吸収量，

本研究では，台風の影響を強く受けた 2004 年に追葉色などの窒素栄養状態を示す測定値と米粒内の総肥時期の試験を行っているが，倒伏程度は最も高いタンパク質含有率とは密接な関係にあることを示す

処理区でも 2.0 に留まった（第 17 表）．本研究では下報告が数多い．本研究結果から，タンパク質変異米

位節間長の調査は行っていないが，穂首分化期の追水稲品種においても，米粒の総タンパク質含有率は肥処理が必ずしも他の追肥時期より稈長の著しい伸稲体の窒素栄養状態の影響を強く受けることが示さ

長を引き起こしていなかった（第 17 表）．「ニホンれた．さらに本研究では，出穂期の茎葉部窒素含有マサリ」，「LGC ソフト」および「エルジーシー潤」

量から成熟期の茎葉部窒素含有量を差し引いた値がは，短稈で耐倒伏性に優れる 19，24，56）ことを考え合

総タンパク質含有率と高い正の相関関係を示す一

わせると，これらの品種は穂首分化期の窒素追肥を方，登熟期間の稲体窒素吸収量と総タンパク質含有行っても耐倒伏性および登熟歩合の大幅な低下を生率は有意な相関関係を示さなかった（第 18 表）．こじる可能性は低いと考えられた．また，穂首分化期のことから，登熟期間に土壌から吸収する窒素量よの窒素追肥は収量を高めつつ，総タンパク質含有率

りも，出穂期までに茎葉部に蓄積されて，その後，を抑制する効果があると考えられた．

ど炊飯米の食味が低下することが知られ

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

27

た．肥料は，基肥としてＮ，P2O5，K2O をそれぞれⅣ

種子貯蔵タンパク質の米粒内の分布特性㎡あたり４ｇ施用し，移植後 27 日目には追肥としてＮを㎡あたり２ｇ施用した．このほかに，「エル１ 搗精した米粒の SDS-PAGE 分析に基づく米粒
内の種子貯蔵タンパク質の分布特性

ジーシー活」では移植後 60 日目に，「エルジーシー
活」を除く品種では移植後 63 日目にＮを㎡あたり

日本人は，精玄米の外層 10 ％程度を搗精した白４ｇ施用した．成熟期に稲株を地際で刈り取り，風米を炊飯して主に食している．この搗精の意味合い

乾後脱穀・籾すりして粒厚 1.8 ㎜以上の玄米を精玄は，食したときに渋み・えぐみをもたらす糠層など米とした．

米粒の外層部分を取り除くことにある．酒造におい（２）精玄米の搗精と米粒の粉砕ては，さらに高度に搗精した白米を利用する．この調製した精玄米は，精米機（山本製作所，

ほかに，腎疾患患者の病態食には酒造用と同様に高RICEPAL31）で 90 ％に搗精し，さらに研削型の精度搗精した白米を用いることがある．米粒内のタン

米機（サタケ，Grain Testing Mill TM-05）で 80 ％，パク質の分布を明らかにすることは，学術面のみな70 ％，60 ％および 50 ％に搗精した．これら搗精しらず米のさまざまな利用場面において有用となる．

た白米と精玄米のそれぞれ約 25 ｇを，粉砕機

一般食用水稲品種では，米粒のタンパク質は糠層に（UDY 社，サイクロンミル）で粉砕した．

も存在し４，30，35，48，49，54），胚乳では外層部に多く（３）米粒内タンパク質の SDS-PAGE 分析，総タン

含まれる

72，75，82）

ことが知られている．しかし，各

種貯蔵タンパク質に分類して米粒内の分布を調査した研究は少なく

72，75），タンパク質変異米水稲品種

パク質含有率の測定および層別タンパク質の割合の算出
SDS-PAGE 分析およびタンパク質組成の解析なら

６）．そこで，精米機を用いびに精玄米と搗精した白米の総タンパク質含有率のて玄米を高度に搗精し，搗精歩合の異なる米粒の測定は「Ⅱ-１」に準じた．精玄米および白米１粒

SDS-PAGE 分析に基づいて，一般食用水稲品種およあたりのタンパク質含有量は，１粒あたりの乾物重びタンパク質変異米水稲品種の米粒内におけるタンにタンパク質含有率を乗じて算出した．

に関してはわずかである

パク質の分布特性を定量的に検討することを目的とした．

各タンパク質画分の米粒内における層別の含有量と各画分の存在割合は，以下によって算出した．精玄米（搗精歩合 100 ％）と搗精歩合 90 ％の米粒内の１）材料および方法

タンパク質含有量の差を 100 〜＞ 90 ％層のタンパク（１）供試品種と栽培概要および精玄米の調製

質含有量とした．次に，100 〜＞ 90 ％層のタンパク

一般食用水稲品種「ニホンマサリ」，タンパク質質含有量を精玄米のタンパク質含有量で除して 100

変異米水稲品種「エルジーシー１」，「LGC ソフト」〜＞ 90 ％層におけるタンパク質の存在割合を算出

および「エルジーシー活」を供試した．「エルジーした．同様に搗精歩合の異なる米粒内の各タンパク

シー活」は，「エルジーシー潤」と同様に，「エルジ質含有量の差を算出し，精玄米のタンパク質含有量

ーシー１」に「コシヒカリ」の 26kDa グロブリン欠で除して，90 〜＞ 80 ％層，80 〜＞ 70 ％層，70 〜＞

失突然変異系統を交配して育成された低グルテリ

60 ％層，60 〜＞ 50 ％層，50 〜 0 ％層における各タン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種である

56）．

ンパク質の存在割合を算出した．

2003 年４月 18 日に水稲用育苗培土（みのる産業）を詰めた育苗箱（14 × 32 穴，みのる産業）に催芽

２）結果

種子を１穴あたり１粒播種した．播種後は慣行法に（１）米粒内におけるタンパク質の層別含有量

準じて 25 日間育苗した．５月 13 日に苗（苗齢 4.6 〜

精玄米のタンパク質含有量と搗精歩合の異なる米4.9）を近畿中国四国農業研究センター内の水田に条粒のタンパク質含有量の差から算出した層別のタン

間 30 ㎝株間 25 ㎝，１株１本で手植えした．各品種

パク質含有量を第 19 表に示した．PB-Ⅰ構成タンパの栽培面積は 12 ㎡とし，３反復の乱塊法で配置しク質の主要なタンパク質画分である 13kDa プロラミ

28

近畿中国四国農業研究センター研究報告

ンは，いずれの品種でも 90 〜＞ 80 ％層で最も多く，

第 14 号（2015）

側ほど少なかった．

この層より内層部では内側ほど低下した．各層にお22-23kDa グルテリン β 含有量は，いずれの品種

ける 13kDa プロラミン含有量は，「エルジーシー１」

とも 90 〜＞ 80 ％層で最も多く，80 〜＞ 70 ％層よりと「LGC ソフト」では「ニホンマサリ」よりも 1.9

も内側では徐々に低下した（第 19 表）．各層におけ〜 3.5 倍多く，「エルジーシー活」では「ニホンマサ

る 22-23kDa グルテリン β 含有量は，「ニホンマサリ」

リ」の 3.1 〜 4.3 倍であった．16kDa プロラミンとよりも「エルジーシー１」および「LGC ソフト」の10kDa プロラミンは，100 〜＞ 90 ％層と 90 〜＞

方が明らかに少なく，「エルジーシー活」はこれら

80 ％層で多かった．16kDa プロラミン含有量は，い２品種よりもさらに少なかった．26kDa グロブリン

ずれの層でも「ニホンマサリ」よりタンパク質変異は，「エルジーシー１」，「LGC ソフト」および「ニ米水稲品種の方がやや多かったが，13kDa プロラミ

ホンマサリ」ともに 90 〜＞ 80 ％層で最も高い含有ンと比較すると各層における含有量の品種間差は小量を示し，それよりも内側では徐々に低下した．まさかった．これら３つのタンパク質画分の総量であた，いずれの層においても，「ニホンマサリ」よりる PB-Ⅰ含有量は，13kDa プロラミンと同様に 90「エルジーシー１」と「LGC ソフト」の方が 26kDa〜＞ 80 ％層で最も多く，この層より内層部では内グロブリン含有量は多かった．37-39kDa グルテリ

第 19 表精玄米と搗精各層におけるタンパク質含有量

括弧内の数値は，50 〜０％層と他の層との比較のために１/５倍した値を示した．＊，＊＊，＊＊＊はそれぞれ５％，１％，0.1 ％水準
で有意，ns は５％水準で有意でないことを示す．26kDa グロブリンについては，「エルジーシー活」を除いて分散分析を行った．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性29

ン α 含有量は，「ニホンマサリ」では 90 〜＞ 80 ％層

37-39kDa グルテリン α の存在割合は，「エルジーシ

で最も多く，80 〜＞ 70 ％層よりも内側では徐々にー活」の 37-39kDa グルテリン α を除いて，90 〜＞低下した．一方，「エルジーシー１」と「LGC ソフ

80 ％層が 22 〜 29 ％と最も高く，80 〜＞ 70 ％層が８ト」でも 37-39kDa グルテリン α 含有量は 90 〜＞〜 14 ％であり，それより内層部では内側ほど低か

80 ％層で最も多かったが，100 〜＞ 90 ％層との差異った（第３図ｃ，ｄ，ｅ）．57kDa タンパク質の存は小さく，「エルジーシー活」では，100 〜＞ 90 ％

在割合は 100 〜＞ 90 ％層が 45 〜 57 ％と最も高く，層が最も多かった．そして，その含有量は米粒の内90 〜＞ 80 ％層が 15 〜 20 ％，80 〜＞ 70 ％層および側ほど少なかった．各層における 22-23kDa グルテ

その内層部が２〜７％であった（第３図ｆ）．また，

リン β 含有量の品種間差は 22-23kDa グルテリン β と100 〜＞ 90 ％層における 57kDa タンパク質の存在割類似した．57kDa タンパク質と 57kDa 超過タンパク合はタンパク質変異米水稲品種で高かった．57kDa

質の含有量は，タンパク質変異米水稲品種，「ニホ超過タンパク質の存在割合は 100 〜＞ 90 ％層が 28

ンマサリ」ともに 100 〜＞ 90 ％層が最も多く，90〜 33 ％と最も高く，90 〜＞ 80 ％層から内層部では〜＞ 80 ％層がこれに続き，80 〜＞ 70 ％層より内側

６〜 14 ％であった（第３図ｇ）．

では含有量が少なく，さらに内層ほど低下，あるい

総タンパク質の存在割合は，100 〜＞ 90 ％層が 20は一定であった．57kDa タンパク質含有量は，100〜 22 ％，90 〜＞ 80 ％層が 22 〜 25 ％と高く，80〜＞ 90 ％層では品種間差がみられなかったが，そ〜＞ 70 ％層が 12 〜 13 ％，それより内層部では内側

れよりも内側では「ニホンマサリ」よりタンパク質ほど低かった（第３図ｈ）．各層の総タンパク質の変異米水稲品種の方がやや少なかった．57kDa 超過

存在割合に明瞭な品種間差はみられなかった．

タンパク質は，いずれの層でも「ニホンマサリ」よりタンパク質変異米水稲品種の方がやや多く，中でも「エルジーシー活」で多かった．

３）考察
一般食用水稲品種「ニホンマサリ」の総タンパク

総タンパク質含有量は，いずれの品種も 90 〜＞

質は，その 45 ％が 100 〜＞ 80 ％層に存在し，タン

80 ％層で最も多かったが，「エルジーシー活」ではパク質変異米水稲品種「エルジーシー１」，「LGC ソ

100 〜＞ 90 ％層にもほぼ同量存在した（第 19 表）．

フト」および「エルジーシー活」においても，同様

そして，80 〜＞ 70 ％層を含む内層部では内側ほどの割合で存在することが明らかになった（第３図

低下した．

ｈ）．

（２）米粒内におけるタンパク質の層別存在割合

タンパク質変異米水稲品種は，一般食用水稲品種

米粒内におけるタンパク質の搗精に基づく層別分と比較して総タンパク質に占める PB-Ⅰ，特に布を明らかにするために，各層に含まれるタンパク

13kDa プロラミンの割合が高いことが知られてお質含有量を精玄米のタンパク質含有量で除して層別

り 19，55，56，90），本研究でも同様の結果が得られたのタンパク質の存在割合を算出し第３図に示した． （第 19 表）．PB-Ⅰおよび 13kDa プロラミン含有量は，
50 〜０％層の存在割合は，他の層との比較を容易に米粒内のいずれの層においても「エルジーシー活」

するために 1/5 を乗じた値で示した．

が最も多く，「エルジーシー１」と「LGC ソフト」

PB-Ⅰおよび PB-Ⅰの主構成要素である 13kDa プ

がそれに続き，「ニホンマサリ」は最も少ないこと

ロラミンの存在割合は，いずれの品種でも 100 〜＞が明らかになった（第 19 表）．また，総タンパク質90 ％層が 15 〜 17 ％であり，90 〜＞ 80 ％層が 27 〜と同様に，PB-Ⅰおよび 13kDa プロラミンは 90 〜＞

30 ％と最も高かった（第３図ａ，ｂ）．そして，80

80 ％層に最も多く存在し，内層ほど少ないことが示〜＞ 70 ％層が 12 〜 16 ％であり，それより内層部でされた．

は内側ほど低かった．PB-Ⅰおよび 13kDa プロラミ

57kDa タンパク質と 57kDa 超過タンパク質は，いンの層別の存在割合に大きな品種間差はみられなかずれの品種も総タンパク質や PB-Ⅰと異なり 100った．

〜＞ 90 ％層の最外層に最も多く存在し（第３図ｆ，

22-23kDa グルテリン β，26kDa グロブリンおよび

ｇ），特にタンパク質変異米水稲品種では 57kDa タ

30

近畿中国四国農業研究センター研究報告

第３図

第 14 号（2015）

米粒内における層別のタンパク質の存在割合■：「ニホンマサリ」，■：「エルジーシー１」，□：「エルジーシー活」．「LGC ソフト」は，「エルジーシー１」と同様の傾向を示したためデータを省略した．50 〜０％層は，他の層との比較のために１/５倍した値を示した．垂線は標準偏差を示す．

ンパク質の最外層における局在の程度が大きかっ後に開裂して形成される 73，93）．したがって，米粒た．また，「エルジーシー活」のみ 37-39kDa グルテ

内における 37-39kDa グルテリン α と 22-23kDa グル

リン α が 100 〜＞ 90 ％層に最も多く存在し（第３図

テリン β の分布は類似すると推測された．しかし，ｅ），タンパク質種によっては米粒内分布に品種間「エルジーシー活」における 37-39kDa グルテリン α

差のあることが明らかになった．

と 22-23kDa グルテリン β の分布は異なっていた．

37-39kDa グルテリン α と 22-23kDa グルテリン β

供試したタンパク質変異米水稲品種は，いずれも低は，57kDa 前駆体タンパク質が PB-Ⅱに輸送されたグルテリン遺伝子 Lgc1 16，17） を持つが，37-39kDa

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性31

グルテリン α 含有量と 22-23kDa グルテリン β 含有

識抗体を用いて貯蔵タンパク質の分布を観察する方

量は，「エルジーシー活」の方が「エルジーシー１」

法があげられる．Furukawa ら６）は，低グルテリン

および「LGC ソフト」よりも明らかに少なかった

米水稲品種・系統について PB-Ⅰの主構成要素であ（第 19 表）．PB-Ⅱには，37-39kDa グルテリン α とる 13kDa プロラミンと PB-Ⅱの主構成要素の一つで22-23kDa グルテリン β に加えて 26kDa グロブリン

ある 23kDa グルテリンを蛍光標識して顕微鏡観察をも蓄積される40）

ことを考え合わせると，「エルジー18）

行っている．そして，一般食用水稲品種よりもが，13kDa プロラミンが玄米の外層部だけでなく，70 ％

37-39kDa グルテリン α と 22-23kDa グルテリン β の搗精した白米の外層部にも多量に存在することを明生成，蓄積過程に何らかの影響を及ぼした可能性もらかにしている．しかし，完熟した米粒は固く，観ある．

察に適した薄い切片の作成は困難であった．このこ

シー活」の 26kDa グロブリン欠失遺伝子 glb1

「エルジーシー活」は，低グルテリンと 26kDa グとから，観察画像は玄米と 70 ％搗精した白米の比ロブリン欠失の二つの形質を持つ代わりに 13kDa プ

較的外層の一部分であり，タンパク質変異米水稲品

ロラミンの割合が総タンパク質のほぼ半分を占める種について米粒の全体像を捉えた上でプロラミンや品種である 56）．「エルジーシー活」だけでなく低ググルテリンの分布はこれまで示されていなかった．

ルテリン米水稲品種「エルジーシー１」と「LGC ソ

近年，Saito ら 72）は，凍結粘着フィルム法 29）を応フト」も持つ低グルテリン形質は，RNA 干渉によ用して米粒切片を作成し，抗体を用いてタンパク質

って生じる

36）

．しかし，「エルジーシー活」のよう
16，17）

を蛍光標識して観察する手法を開発した．本手法でに加えて 26kDa グ

は，観察に適した良好な状態の薄い切片が得られ，を持つと，何故低グル米粒の全体像を捉えた上でタンパク質の分布を把握

テリン形質が「エルジーシー１」と「LGC ソフト」

できる．そのため，「Ⅳ-１」では把握できなかったよりも強く現れる（第 19 表）のかは未解明である．

玄米表面からのタンパク質の存在位置，米粒のごく

また，26kDa グロブリンが欠失するメカニズムも不内層におけるタンパク質分布，さらに背側や腹側，明である．タンパク質変異米水稲品種の 13kDa プロ

頂端側，基部側のタンパク質分布の差異を明らかに

ラミンの割合が高い要因は，本来グルテリンとグロ

できることが期待される．そこでこの手法を用いて，ブリンの合成に利用される基質が余剰になり，その一般食用水稲品種，低グルテリン米水稲品種および基質が 13kDa プロラミンの合成に利用されたことに低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種によると推測されることから，タンパク質の分布に品ついて，米粒内における 13kDa プロラミンと 23kDa

種間差異を生じた要因を考察するにあたり，今後はグルテリンの分布を調査した．

に低グルテリン遺伝子 Lgc1
ロブリン欠失遺伝子 glb1

18）

これら基礎的なメカニズムの解明が必要である．

また，蛍光顕微鏡観察では実験の煩雑さから供試できる米粒の数に限りがあったことから，米粒背部

２

免疫蛍光顕微鏡観察による米粒内における種子と腹部とのタンパク質の分布様式について，背側あ貯蔵タンパク質の分布の解析

るいは腹側を研削した米粒の SDS-PAGE 分析によっ

前項では，精玄米および搗精した白米の SDS-ても検討した．

PAGE 分析に基づいて米粒内のタンパク質分布を論じた．しかし，玄米を搗精すると，その形状は楕円

１）材料および方法

形から円形に近づくため，目的のタンパク質が玄米（１）供試品種と栽培概要および精玄米の調製

表面からどの程度の位置にどの程度の量が存在するかといった米粒内のタンパク質分布は把握できない．また，搗精には限界があることから，米粒のご
く内層のタンパク質分布も把握が不可能である．こうした学術的な意味での米粒内のタンパク質分布を解析する手法として，米粒の切片を作成し，蛍光標「Ⅳ-１」と同様とした．
（２）23kDa グルテリンと 13kDa プロラミンの蛍光標識抗体を用いた顕微鏡観察
Saito ら 72）に準じて以下の方法で行った．

32ａ

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

包埋・切片作成
調製した精玄米の中でも充実の良い粒を選び，１品種に付き３粒を３％カルボキシメチルセルロース（CMC）中に沈めて24時間減圧処理した．Kawamoto・
Shimizu29）の方法に準じてプラスチック製包埋容器に減圧後の精玄米を入れ，３％ CMC を充填し，液体窒素で冷却したヘキサン中で急速凍結させた．−25℃に設定したクリオスタット（Walldolf 社，HM500M ；MICROM）中で，クライオフィルムトランスファ

第４図

米粒の背側あるいは腹側の部分研削ーキット（ライカ社）を用いて作成した粘着フィル
ムをトリミング後の試料面に貼り付け，厚さ約た蛍光強度の合計を 100 として，相対距離における10µm の縦断凍結切片を作成した．切片はスライド

相対蛍光強度を示した．

ガラスに固定し，室温で解凍して 100 ％エタノール（４）米粒の背側あるいは腹側の研削と米粒のタンに浸漬した．
ｂ

抗体反応

パク質組成・総タンパク質含有量の分析
精玄米の背側あるいは腹側を表面から 0.5 ㎜，デ

切片を４％パラフォルムアルデヒドで固定した後ジタルノギスで計測しながら胚を残したままやすり（10分，室温），５分毎にリン酸buffer（0.1M phosphate

で研削した（第４図）．１反復につき 50 粒を供試し，

buffer（pH7.2））で３回洗浄した（室温）．TBST 溶

３反復で試験した．

液（0.01M Tris-HCl（pH8.0），0.15M NaCl， 0.05 ％精玄米の背側あるいは腹側を研削した米粒それぞ

Tween20）で希釈した１％ BSA 溶液でブロッキング

れ 50 粒を，粉砕機（UDY 社，サイクロンミル）で反応を行った（60 分，室温）．蛍光色素 Cy3 標識抗粉砕して総タンパク質含有率の測定および SDS-

13kDa プロラミン抗体と蛍光色素 Cy5 標識抗 23kDa

PAGE 分析に基づくタンパク質組成の解析を行っグルテリン抗体（Amersham Biosciences 社）を用た．米粒内のタンパク質含有量から背側あるいは腹いて遮光下で抗体反応を行った（60 分，室温）．同側を研削した米粒のタンパク質含有量を差し引い時にネガティブコントロールとして Cy3 標識抗ウサて，腹部あるいは背部の総タンパク質含有量およびギ IgG 抗体（Amersham Biosciences 社）を用いて各タンパク質含有量を算出した．

遮光下で抗体反応を行った（60 分，室温）．反応後に TBST 溶液で 20 分毎に３回洗浄した（室温）．そ

２）結果の後，30 ％グリセリンで試料を封入した．

（１）蛍光顕微鏡観察と画像解析によるグルテリンｃ

蛍光顕微鏡観察とプロラミンの米粒内分布

落射蛍光顕微鏡（オリンパス社，BX51）を用い精玄米（以下玄米）の縦断切片の蛍光顕微鏡観察て抗体反応を行った試料およびネガティブコントロ

画像を第５図に示した．同一品種の各画像は，同一ールを観察した．

個体から得られたものである．23kDa グルテリンは，（３）顕微鏡観察画像の蛍光強度の数値化

蛍光色素 Cy5 標識抗 23kDa グルテリン抗体を特異的画像解析ソフト ImageJ（http://rsb.info.nih.gov/に結合させて緑色で示し（第５図Ａ），13kDa プロ

ij/index.html）を用いて，精玄米の縦断切片蛍光画

ラミンは，蛍光色素 Cy3 標識抗 13kDa プロラミン抗像の蛍光強度を数値化した．同一品種でも，縦断切体を特異的に結合させて赤色で示した（第５図Ｂ）．

片の横幅と縦幅の長さは玄米によって，また，切片13kDa プロラミンと 23kDa グルテリンを検出した画作成時の玄米の切断位置によってわずかに異なった像を重ね合わせた画像（第５図Ｃ）では，両タンパため，横幅あるいは縦幅の長さを 100 として，玄米ク質が同部位に，あるいはごく近傍に存在する場合

表面からの相対距離の蛍光強度を検出した．米粒全は黄色で示した．

体の蛍光強度は玄米によって異なったため，検出し13kDa プロラミンを示す蛍光の強度と領域の広さ

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性33

第５図 23kDa グルテリンと 13kDa プロラミンの米粒内の分布
蛍光標識抗体を用いた精玄米の縦断切片の観察画像．（Ａ）抗 23kDa グルテリン抗体，（Ｂ）抗 13kDa
プロラミン抗体，（Ｃ）ＡとＢの重ね合わせ画像．スケールバーは１㎜を示す．

を品種間で比較すると，「ニホンマサリ」よりも低テリンの相対蛍光強度は，玄米の腹側において，いグルテリン米水稲品種「エルジーシー１」と「LGCずれの品種も玄米表面から相対距離２〜６にピーク

ソフト」，低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米となり，相対距離約 20 の位置まで減少した．ピー

水稲品種「エルジーシー活」で赤色の濃い領域が多クの相対蛍光強度は 1.3 〜 1.9 であった．一方，背側かった（第５図Ｂ）．また，重ね合わせた画像から，

では，いずれの品種も玄米表面から相対距離４〜５「ニホンマサリ」と比較して「エルジーシー１」とにピークとなり，「ニホンマサリ」では相対距離約「LGC ソフト」では 23kDa グルテリンを示す緑色よ

40，「エルジーシー１」と「LGC ソフト」では相対

りも 13kDa プロラミンを示す赤色の程度が高く，

距離 30 〜 35，「エルジーシー活」では相対距離約 20「エルジーシー活」ではその傾向が一層顕著であっの位置まで減少した．背側のピークの相対蛍光強度

た（第５図Ｃ）．

は，いずれの品種も 2.1 〜 2.5 と腹側より高かった．

「ニホンマサリ」とタンパク質変異米水稲品種のいずれも，23kDa グルテリンの緑色（第５図Ａ）と上記以外の米粒内層部における 23kDa グルテリンの相対蛍光強度は 0.6 〜 0.9 とほぼ一定であった．

13kDa プロラミンの赤色（第５図Ｂ）は，米粒の外13kDa プロラミンの相対蛍光強度は，玄米の腹側層部で濃く，米粒の中央部では薄く観察された．次において，いずれの品種も玄米表面から相対距離３に，23kDa グルテリンと 13kDa プロラミンの分布を〜６の位置にピークがあり，23kDa グルテリンと同詳細に把握するために，画像解析によって米粒内の様に相対距離約 20 まで減少した（第６図）．一方，蛍光強度を数値化して第６図に示した．23kDa グル

背側では，いずれの品種も玄米表面から相対距離５34

近畿中国四国農業研究センター研究報告

第６図

第 14 号（2015）

蛍光顕微鏡画像から数値化した米粒内の相対蛍光強度

写真の四角は画像解析した範囲を示す．四角の幅は 0.5 ㎜．黒色の線は平均値を示し，灰色の線は平均値±標準偏差を示す．実線の矢印は蛍光強度のピークを，点線の矢印は底を示す．

〜７の位置にピークがあり，「ニホンマサリ」ではにおける 13kDa プロラミンのピークの相対蛍光強度

相対距離約 40，
「エルジーシー１」と「LGC ソフト」

は 2.3 〜 2.5 であり，腹側のピーク値である 1.9 〜 2.3

では相対距離約 30，「エルジーシー活」では相対距より高い傾向にあった．一方，「エルジーシー活」

離約 20 の位置まで減少した．上記以外の米粒内層

では，玄米背側における 13kDa プロラミンのピーク部における 13kDa プロラミンの相対蛍光強度は 0.5の相対蛍光強度は 2.0 であり，腹側のピーク値 2.8 よ〜 0.9 とほぼ一定であった．「ニホンマサリ」，「エル

り低かった．

ジーシー 1」および「LGC ソフト」では，玄米背側

玄米の基部側では，胚部分で 23kDa グルテリンと大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性3513kDa プロラミンともに相対蛍光強度が他の部位より低かった（第６図）．頂端側では，いずれの品種

第 20 表研削した米粒の特性も 23kDa グルテリンと 13kDa プロラミンの相対蛍光
強度は玄米表面から相対距離２〜４の位置にピークがあり，相対距離 20 〜 30 の位置まで減少した．頂端側の玄米表面から相対距離 20 〜 30 の位置と基部側の玄米表面から相対距離約 40 の位置との間の米粒内層部では，23kDa グルテリンと 13kDa プロラミンの相対蛍光強度はいずれの品種も 0.6 〜 1.1 の範囲
でほぼ一定であった．
（２）米粒背部と腹部のタンパク質の局在の差異
背側あるいは腹側を 0.5 ㎜研削した精玄米（第 20表）を分析に供して，背部と腹部の各タンパク質含有量を算出し第７図に示した．「ニホンマサリ」，「エルジーシー１」および「LGC ソフト」では，背部あるいは腹部の総タンパク質含有量は 142 〜
157µg/粒であり，背部と腹部とで有意な違い（Ｐ＜0.05）はなかった．一方，「エルジーシー活」の腹部の総タンパク質含有量は 221µg/粒と背部の 132µg/
粒より有意に（Ｐ＜ 0.05）高かった（第７図）．その違いは腹部の総タンパク質含有率が高いこと（第研削率は研削後の粒重を研削前の粒重で除して算出した．＊＊と＊＊＊はそれぞれ１％および 0.1 ％水準で有意であることを示す．
ns は５％水準で有意でないことを示す．同一品種内の異なる英
文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey 法）．

20 表）に起因した．「ニホンマサリ」では，13kDa

第７図

米粒の背部および腹部のタンパク質量

垂線は標準偏差を示す．異なる英文字間には５％水準で有意差があることを示す（Tukey 法）．＊は，背部と腹部の間に５％水準で有意差があることを示す（t 検定）．

36

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

プロラミン含有量は背部と腹部とで有意な違い

度の距離にタンパク質が多く分布するのかを正確に（Ｐ＜ 0.05）はなかった（第７図）．一方，タンパク

把握することは既報 75）では不可能であった．また，

質変異米水稲品種では，13kDa プロラミン含有量が搗精には限界があることから，米粒のごく内層にお背部よりも腹部で有意に高かった（Ｐ＜ 0.05）．そける各タンパク質の分布もこれまでに明らかにされの傾向は「エルジーシー活」で顕著であり，13kDaていなかった．

プロラミン含有量の腹部と背部との差は倍以上であ

そこで本研究では，Saito ら 72）に準じた方法で米粒の免疫蛍光顕微鏡観察を行うとともに画像解析をった．

行った．その結果，いずれの品種にも共通すること
３）考察として，PB-Ⅰの主構成要素である 13kDa プロラミ
72）

が一般食用水稲品種を用ンと PB-Ⅱの主構成要素である 23kDa グルテリン

いて実施した研究と同様に，米粒の全体像を捉えたは，玄米の背側，腹側，頂端側の玄米表面から相対上でタンパク質変異米水稲品種の米粒内における

距離２〜７の位置に分布量のピークがあることが示

13kDa プロラミンと 23kDa グルテリンの分布を視覚された．また，分布量の底は腹側では玄米表面から的に把握することができ，一般食用水稲品種と比較

相対距離約 20 の位置，頂端側では約 20 〜 30 の位置検討することができた．13kDa プロラミンを示す蛍であった．一方，背側では，13kDa プロラミンと光の強度と領域の広さを品種間で比較すると，一般

23kDa グルテリンの玄米表面から分布量の底までの食用水稲品種「ニホンマサリ」よりも低グルテリン

相対距離が，両タンパク質ともに「ニホンマサ

米水稲品種「エルジーシー１」と「LGC ソフト」でリ」＞「エルジーシー１」≒「LGC ソフト」＞「エは蛍光の強い領域が多く，低グルテリン・ 26kDa グ

ルジーシー活」の関係にあり，品種間差異のあるこ

ロブリン欠失米水稲品種「エルジーシー活」ではそとが明らかになった．このように米粒の外層部ではの傾向が一層顕著であった（第５，６図）．この結

13kDa プロラミンと 23kDa グルテリンの分布量が顕果は，米粒から抽出したタンパク質の SDS-PAGE 分

著に変化していたのに対して，内層部では，両タン

析によって，タンパク質変異米水稲品種では総タン

パク質が存在するものの，少ない量でほぼ一定に分パク質に占める 22-23kDa グルテリン β および 37-

布することも明らかになった．

本研究では，Saito ら

39kDa グルテリン α の割合が低く，13kDa プロラミ

さらに，本研究では，蛍光顕微鏡観察の結果，ンの割合が高いとするタンパク質変異米水稲品種の「エルジーシー活」の 13kDa プロラミンの分布量の育成に関する報告 19，55，56，90），本研究の「Ⅱ〜Ⅲ」

ピークは玄米の背側よりも腹側で高く，「ニホンマおよび「Ⅳ-１」の結果と合致した．

サリ」とは異なることを示唆する興味深い結果が得

これまでに，米粒切片中の総タンパク質を染色しられた（第６図）．蛍光顕微鏡観察による画像解析て観察する組織化学的手法により，一般食用水稲品の結果を詳細に検討すると，「ニホンマサリ」では，種の総タンパク質は，米粒の内層部と比較して外層

腹側と背側における 13kDa プロラミンの相対蛍光強部の糊粉層およびサブアリューロン層に多く分布す度のピーク値の差は 0.45 ポイントであったのに対し

４，30，35，48，49，54）．しかし，て，「エルジーシー１」と「LGC ソフト」ではそのプロラミンやグルテリンなどの種々タンパク質につ差が 0.14 〜 0.29 ポイントと小さかった（第６図）．

いて，それらの米粒内の分布を定量的に報告した例

また，背側における 13kDa プロラミンの分布量の底ることが報告されているはわずかである．静川ら

75）

は，一般食用水稲品種は，「ニホンマサリ」より「エルジーシー１」と「コシヒカリ」の玄米を搗精し，削られた米粉中の「LGC ソフト」の方がやや玄米表面に近い位置にあタンパク質組成を SDS-PAGE 法によって分析するこった．これらを考慮すると，13kDa プロラミンの分とで層別の各タンパク質の分布を報告している．し布量が玄米の背側より腹側に多い傾向は，「エルジかし，玄米を搗精すると頂端側と基部側が背側と腹ーシー活」＞「エルジーシー１」≒「LGC ソフ側に比較して多く削られ，玄米の形状を保ったままト」＞「ニホンマサリ」の関係にあると考えられる．

の白米が得られないことから，玄米表面からどの程したがって，タンパク質変異米水稲品種と一般食用

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

37

水稲品種とでは背側と腹側における 13kDa プロラミ

ず一般食用水稲品種でも知見が見あたらない．したンの分布様式が異なることが示唆された．

がって，登熟過程の経時的なタンパク質の蓄積を蛍蛍光顕微鏡観察で認められた背部と腹部との13kDa プロラミンの分布様式の品種間差異は，部分

光顕微鏡観察などによって明らかにすることが今後の課題と考えられた．

切除した玄米の SDS-PAGE 分析によっても確認されⅤた．このような品種間差異を生じた要因を考察する

総合考察

ことは，直接参考となる知見がないために困難である．しかし，これまでにタンパク質変異米水稲品種

１本研究で得られた新規知見に係る考察

では，一般食用水稲品種よりも 13kDa プロラミンの１）栽培・環境条件とタンパク質組成

蓄積量が出穂後 15 日目の時点で多く，特に「エル過去の研究 66，86，95）では，一般食用水稲品種の米

ジーシー活」のような低グルテリン・ 26kDa グロブ

粒のタンパク質組成および各種タンパク質含有率に

リン欠失米水稲品種では，13kDa プロラミンが登熟

及ぼす窒素施用条件の影響を米粒タンパク質の溶媒

57）

．し

抽出による分析結果に基づいて論ずることが多かったがって，このような登熟過程における 13kDa プロ

た．しかし，溶媒抽出法によって得られたデータのラミン合成量の推移の品種間差異も米粒内の分布の正確性については緒言で述べたとおりである．本研

品種間差異の要因となっている可能性がある．

究では，SDS-PAGE 分析に基づいて，登熟気温と窒後期まで増加し続けることが報告されている

登熟過程における穎果への物質輸送は，背面通導15）

素施用方法の影響を検討することで新規の知見を得，顕微鏡観察の結果かることができた．まず，登熟気温の影響としては，ら，開花後６〜７日目にはタンパク質顆粒が穎果の

気温が高いほど総タンパク質に占める 13kDa プロラ

４，14）．一方，デンプン粒は，ミンの割合および PB-Ⅰ割合は低下し，26kDa グロ

開花後４日目から胚乳の最も中心部においてその蓄ブリンを除く PB-Ⅰ構成タンパク質以外のタンパク組織を通じて背側から生じ背側で確認されている

13），タンパク質顆粒の蓄積より

質画分の割合は高まることが明らかになった．またやや先んじている．このことから，胚乳中心部では登熟気温が米粒の 13kDa プロラミンの割合に及ぼす

13kDa プロラミンと 23kDa グルテリンの分布量が少影響は，一般食用水稲品種よりもタンパク質変異米

ない，もしくは無いことを当初予想したが，本研究

水稲品種の方が強く受けることが示唆された．これの結果はこの予想に反するものであった．Tanaka

までに，登熟気温が米粒のタンパク質組成に及ぼすら 82） は，登熟過程における経時的な米粒中の成分

影響について論じた報告はわずかであり 83，94），し分析により，デンプンは開花後５〜６日目から 18

かも既報では定性的あるいは一部のタンパク質のみ

日目頃まで，総タンパク質は開花後７日目頃から 20

に関する結果が示されるのみであった．一方，本研

日目頃まで急速に蓄積されることを報告している．

究ではタンパク質変異米水稲品種も含めて定量的にこのことから，開花後２週間弱の期間にデンプンお登熟気温がタンパク質組成に及ぼす影響を明らかによび総タンパク質の 90 ％以上が蓄積されているとできた点で意義は大きい．

積が確認されており考えられる．このように，デンプンとタンパク質は

米粒のタンパク質組成を溶媒抽出法に基づいて分急速に蓄積される時期の多くが重なっているにもか析した既報では，窒素施用量を高めると，米粒のグ

かわらず，13kDa プロラミンと 23kDa グルテリンのルテリン含有率が顕著に高まることで総タンパク質

分布量は米粒外層部で顕著に高かった（第５，６図）．

含有率が高まるとされていた 66，95）．一方，本研究

これらのことは，デンプンが胚乳中心部から蓄積さでは，米粒の総タンパク質含有率が高まる窒素施用

れるのに対して，タンパク質は何らかの制御のもと条件では，各種タンパク質の含有率が増加しており，に米粒の内層部では少なく，外層部で多く蓄積され，中でも 13kDa プロラミン含有率が高まりやすい傾向

蓄積過程が異なることを示唆している．しかし，登がいくつかの試験で認められた．本研究で認められ熟全般を通した米粒内の局所的なタンパク質蓄積過た総タンパク質含有率が高まる条件で 13kDa プロラ

程については，タンパク質変異米水稲品種のみならミンの割合が高まる傾向は，学術的に興味深い．こ38

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）のような現象が生じた機作としては，茎葉部の窒素して相関分析を行うと，米粒の総タンパク質含有率

が登熟後期まで頴果に転流し続けることで，グルテは登熟期間の日射量との偏相関係数が-0.463 〜

リンなどより遅れて米粒内に蓄積されるプロラミン 82）-0.757* であり，「LGC ソフト」と「ニホンマサリ」の生合成量が高まったことが推測されるが，このこでは５％水準で有意な負の相関関係が認められたとを裏付ける直接的なデータは得られていないこと（第 21 表）．このことは，出穂期の稲体窒素栄養状から今後の検討が必要である．

態が同条件であれば，登熟期間の日射量が高いほど光合成が活発になることにより，穎果内で相対的に２）栽培・環境条件と総タンパク質含有率

タンパク質よりも炭水化物の蓄積量が増加して米粒窒素施用条件の影響を検討した「Ⅲ-２」においの総タンパク質含有率は低下することを示唆するもて，「ニホンマサリ」，「LGC ソフト」および「エルのである．なお，登熟期間の日射量を固定すると出ジーシー潤」のいずれの品種でも，出穂期の葉色は穂期の葉色値と総タンパク質含有率との偏相関係数

米粒の総タンパク質含有率と高い正の相関関係

は 0.504 〜 0.803* であり，一部５％水準で有意な正の（ｒ＝ 0.809** 〜 0.888***，第 16 表，一部図表省略）を相関関係が認められた（図表省略）．これらのこと示すことを明らかにした．一方，作期の影響を検討

から，作期が異なる条件では，登熟期間の日射量とした「Ⅱ-３」において，出穂期の葉色と米粒の総出穂期の窒素栄養状態の双方が米粒の総タンパク質

タンパク質含有率との相関係数は正の値だが，５％含有率に影響を及ぼしたと推察された．

水準で有意とならない結果が得られた．これらのことから，作期が異なる条件では，出穂期の葉色以外

３）タンパク質の米粒内分布に米粒の総タンパク質含有率に大きく影響を及ぼす

これまでに，タンパク質変異米水稲品種の米粒内要因があったことが推察された．これまでに，気象におけるタンパク質の分布に関しては，Furukawa

要因の解析結果から，登熟期間の日射量と米粒内のら ６） の低グルテリン米水稲品種を対象として蛍光

総タンパク質含有率とは負の相関関係を示すことが顕微鏡観察を行った知見があるのみであった．また，．また，登熟期間の遮光処理

Furukawa ら６）の報告は，抗体反応を利用して米粒によって光合成量は低下し，米粒内のデンプン蓄積

内のプロラミンとグルテリンの分布を一般食用水稲が不十分になることで総タンパク質含有率は増加す

品種も含めて初めて可視化した点で極めて貴重であ報告されているる

43，91）

20，76）

ことが報告されている．一方，本研究では，るが，米粒切片の作成が困難であったことから，米登熟期間の日射量は作期によって異なったにもかか

粒の全体像を捉えた解析はなされていなかった．一わらず，米粒の総タンパク質含有率と一定の関係が方，本研究では，新規に開発された米粒切片の作成

見出されなかった（第６表）．これらを総合すると，

手法 72） を用いることで，米粒の全体像を捉えた上作期が異なる条件では，出穂期の葉色と登熟期間のでプロラミンとグルテリンの分布を可視化すること日射量とが互いに米粒の総タンパク質含有率に影響ができた．また，低グルテリン米水稲品種だけでなを及ぼした結果，それぞれの影響が不明瞭となった

く低グルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種可能性が考えられた．そこで，出穂期の葉色を固定について，画像解析を加えることで定量的にタンパ
ク質の局在を明らかにすることができた．

第 21 表 出穂期の葉色値を固定した条件における登熟期の日射量と精玄米の総タ
ンパク質含有量率との偏相関係数

本研究から，一般食用水稲品種と比較してタンパ
ク質変異米水稲品種の方がプロラミンとグルテリン
は米粒の背側において外層部に局在する傾向のあることが示された．また，タンパク質変異米水稲品種
は一般食用水稲品種と異なり，プロラミンが背側よりも腹側に相対的に多く分布する特性が示された．

出穂期の葉色値は止葉と第 2 葉の両者に関するデー
タを用いて解析した．日射量は出穂後０〜 30 日の数値を用いた．＊は５％水準で有意であることを示す．

このプロラミンの分布特性の品種間差については，
背側あるいは腹側を研削した米粒の SDS-PAGE 分析

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性39の結果からも追認された．こうしたタンパク質の分とされる日平均気温 26 〜 27 ℃ 52）を上回る傾向にあ布が明らかになることにより，後述する搗精技術にった．高温障害を受けると，米粒内のデンプン顆粒

よって，用途に応じて米粒からタンパク質を除去すが十分に形成されないことによる背白米の増加にとることが可能になると考えられる．

もなう炊飯米の食味への悪影響 92），胴割れ米の増搗精した米粒の SDS-PAGE 分析に基づく米粒内の加 53） による搗精時の砕米の増加につながる．これタンパク質の分布の解析から，総じていずれのタンらのことから，４月下旬や５月上中旬の移植は避け，パク質画分も外層に多く分布し内層ほど少ないが，６月中旬頃までの過度に遅くならない時期に移植時

57kDa 超過タンパク質と 57kDa タンパク質および期を設定することが望ましいと考えられた．

「エルジーシー活」の 37-39kDa グルテリン α は 100

従来の多くの知見と同様に，本研究においても窒〜＞ 90 ％層に最も多く存在し，それ以外のタンパ

素施用量は少ない方が米粒の総タンパク質含有率は

ク質画分は 90 〜＞ 80 ％層に最も多く存在したこと低かった．また，一般食用水稲品種の施肥体系では，から，タンパク質の種類によって局在に差違のある

穂肥を幼穂形成期に施用することが一般的である．

ことが明らかになった．また，タンパク質画分によしかし，本研究結果から，「ニホンマサリ」のようっては，タンパク質変異米水稲品種と一般食用水稲

な短稈の一般食用水稲品種および本研究で供試した品種「ニホンマサリ」とで分布が異なる場合がある

耐倒伏性に優れるタンパク質変異米水稲品種では，

ことも明らかになった．

幼穂形成期よりも 10 日ほど早い穂首分化期の窒素本研究で得られたこれらの新規知見は，タンパク82）

追肥を行い，それ以降の追肥を行わないことで，幼，および，穂形成期の追肥並みの収量を確保しながら，米粒の登熟過程におけるタンパク質組成の経時変化がタン

総タンパク質含有率を低減できることが示唆され

パク質変異米水稲品種と一般食用水稲品種とで異なた．従来，穂首分化期の追肥は稈の下位節間を著し

質の種類によって蓄積時期が異なること

る57）

ことと関連する可能性がある．登熟過程におく伸長させて倒伏を助長するとともに，上位の葉身ける米粒内の空間的な貯蔵タンパク質の遺伝子発現を伸長させて下垂させることで受光体勢を悪化さは未解明であり，米粒内のタンパク質蓄積メカニズ

せ，登熟歩合の低下および収量の低下を引き起こす

ムを解明する上で今後検討が必要である．

とされてきた 50）．しかし，本研究で供試した一般食
用水稲品種「ニホンマサリ」およびタンパク質変異２タンパク質含有率およびタンパク質組成の耕種

米水稲品種では，穂首分化期の窒素追肥を行っても的な制御技術と収穫後調製技術に係る考察

こうした悪影響は認められなかった．これは，供試

１）移植時期と窒素施用法
本研究の圃場試験は広島県福山市で実施したことした品種が，いずれも短稈で葉身が直立しやすい形
質を持つためと考えられた．

と，供試した品種は温暖地向けであることから，温米粒の総タンパク質に占める PB-Ⅰやプロラミン

暖地で一般食用水稲品種およびタンパク質変異米水の割合は低い方が，炊飯米の食味は優れ ７，41），酒稲品種を栽培することを前提として論じたい．炊飯

造適性も良好である７，32）ことを示唆する報告があ

米の食味向上および酒造適性の向上を目的とした場

る．本研究から，PB-Ⅰやプロラミンの割合を耕種合，米粒の総タンパク質含有率は過度に高くないこ

的に低下させるためには，窒素施用量を抑制することが望ましい．移植時期を６月下旬に遅らせると，と，登熟初期の気温を高める移植時期の設定が有効

登熟期間の日射量が低下し，窒素施用量が同一の場であることが示された．前述したように，窒素施用合は出穂期の稲体窒素栄養条件が高まることで，米量を抑制することは米粒の総タンパク質含有率の抑

粒の総タンパク質含有率は高まる傾向にあった．ま制にもつながることから，タンパク質組成も含めた

た，遅い時期の移植では収量が低下しやすかった．

成分品質の向上という点で妥当な栽培方法と考えら

一方，４月下旬や５月上中旬の移植では総タンパクれた．一方，登熟気温に関しては，前述したように

質含有率は抑制しやすかったが，高温障害によって高温障害が生じると，炊飯米の食味の低下 92），胴割玄米の外観品質の低下を引き起こし始める登熟気温

れ米の増加 53）による搗精時の砕米の増加を助長し，

40

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

食味の面からも酒造の面からも好ましくないと考えを比較することにより，さらなる良食味米の可能性られる．したがって，本研究で供試した品種と同等について検討する余地があると考えられた．

の早晩性の品種の場合，温暖地では登熟初期が著し高度搗精では，本研究でも用いた普通精米が一般

く高温になる４月下旬や５月上中旬の移植時期は避的である 70） ことからも，普通精米で得られたサン

け，なおかつ過度に移植時期が遅くならないことがプルの分析結果は，玄米から特定のタンパク質を除望ましいと考えられた．

去する搗精歩合を考察する上で実用に即したものでこのほかに，登熟気温は，炊飯米の食味や酒造ある．しかし，普通搗精では米粒の頂端側と基部側適性と関係するアミロース含有率にも影響を及ぼが背側と腹側に比較して多く削られる（第８図）．

す

46，64，65，85，87）．さらに，本研究では，１次枝梗

蛍光顕微鏡観察の結果から，13kDa プロラミンは，に着生した千粒重が大きく充実の良い玄米の方が２米粒の頂端側において玄米表面から相対距離 20 〜

次枝梗に着生した玄米よりも PB-Ⅰ割合が高いこと

30 の位置に多く分布しており，背側では玄米表面かが明らかになった．１次枝梗に着生した玄米の方がら相対距離 20 〜 40，腹側では玄米表面から相対距２次枝梗に着生した玄米よりも食味は優れることが離 20 の位置に多く分布し，内層部では少なかった

知られている 44）．本研究では，食味試験を実施して（第６図）．このことから，仮に 13kDa プロラミンのいないことから，耕種的にタンパク質組成を変動さ除去を目的に普通精米して，頂端側が背側と腹側にせた場合の炊飯米の食味については，アミロース含比較して多く削られた場合，頂端側内層部の 13kDa

有率や総タンパク質含有率，玄米の外観品質が一定

プロラミンの含有量が少ない部位も多く削られるこの条件を設定するなど，なお一層の検討を要する．

とになり，歩留まりの悪化につながる．玄米の形状を極力保ったまま搗精する手法としては原形精米と扁平精米 70，71）がある．これらの手法は，歩留まり２）搗精
通常，一般食用水稲品種を用いた主食用の米飯にを極力低下させずに，玄米から 13kDa プロラミンなは外層約 10 ％を取り除いた搗精歩合 90 ％程度の白ど特定のタンパク質を除去する上で有効な手段にな米が用いられている．一方，搗精に基づく米粒内のり得ると考えられた．

タンパク質分布の解析の結果から，13kDa プロラミ

本研究により一般食用水稲品種およびタンパク質ンあるいは PB-Ⅰは 90 〜＞ 80 ％層に最も多く分布し

変異米水稲品種の米粒内の各種タンパク質の分布がていることが明らかになった．筆者は予備的な官能

明らかになり，搗精歩合を高めるほど白米の各種タ食味試験により，「LGC ソフト」の搗精歩合 80 ％のンパク質含有率は低下したことから，米粒内の特定

白米は，搗精歩合 90 ％の白米よりも食味が優れるのタンパク質含有率が何らかの栽培要因で高まってことを示すデータを得ている．今後は，さまざまなも，高度に搗精することで，用途に応じてタンパク

品種について，搗精歩合 80 ％と 90 ％の白米の食味質を除去することが可能と考えられた．ただし，高第８図

搗精にともなう米粒形状の変化（Ａ）はⅣ−１で搗精歩合を変えて得られた米粒を用いて実測値に基づいた形状を示し，数値
は玄米を 100 とした重量％を示す．（Ｂ）は玄米の形状を保ったまま削られることを想定した理論値に基づく米粒の形状を示し，数値は玄米の横あるいは縦の長さを 100 とした距離％を示す．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

41度搗精にかかるコストおよび歩留まりの点から，前認された．作期を違えた場合の窒素栄養状態や述した窒素施用条件と移植時期に留意して栽培する

稈長などの生育特性と米粒のタンパク質組成とことで，あらかじめ目的とするタンパク質の含有率は関連が低いと考えられた．「ニホンマサリ」

が低い米を生産することが重要と考えられた．

では，収量構成要素の中で，千粒重と PB-Ⅰ割合とが正の相関関係を示した．複数年の作期移摘要動試験に基づくと，登熟気温と総タンパク質含有率との間に相関関係は認められなかったが，一般食用水稲品種および一般食用水稲品種とは米同一年次では，移植時期を遅らせて登熟気温が粒内のタンパク質組成が遺伝的に異なるタンパク質

低い条件で総タンパク質含有率は高まる傾向に

変異米水稲品種を用いて，登熟気温，作期および窒あった．

素施用条件といった栽培・環境条件が米粒内のタンパク質組成に及ぼす影響を SDS-PAGE 分析に基づい

２

窒素施用条件が米粒のタンパク質組成およびタ
ンパク質含有率に及ぼす影響て定量的に検討するとともに，米粒内の総タンパク質含有率についても調査して，タンパク質組成およ「ニホンマサリ」，「LGC ソフト」および「エび総タンパク質含有率の変動要因を解析した．また，ルジーシー潤」を供試して窒素施用量と窒素追米粒内の各種タンパク質の分布を，搗精した米粒の肥時期の影響を検討した．窒素施用量を高めて

SDS-PAGE 分析および蛍光標識抗体を用いた免疫蛍

総タンパク質含有率が高まる条件で PB-Ⅰ割合

光顕微鏡観察と画像解析によって調査した．以下，はわずかに高くなることが示唆された．「ニホ研究成果を要約する．

ンマサリ」と「エルジーシー潤」では千粒重とPB-Ⅰ割合とが正の相関関係を示した．「ニホン１

作期が米粒のタンパク質組成およびタンパク質

マサリ」と同様に，タンパク質変異米水稲品種

含有率に及ぼす影響

でも窒素施用量が多い条件および窒素追肥時期

穂ばらみ期以降，人工的に気温を 24.0 ℃，が遅い条件で出穂期の稲体の窒素栄養状態が高28.0 ℃および 30.6 ℃に制御したポット試験でまり，それにともなって総タンパク質含有率はは，登熟温度が高いほど米粒内の総タンパクに高まる傾向にあった．窒素追肥時期を慣行の幼占める PB-Ⅰ（10 〜 13kDa プロラミンの合計）

穂形成期よりも約 10 日早い穂首分化期とする割合，特に 13kDa プロラミンの割合が低下し，ことにより，収量は慣行と同等ながら，総タン

グロブリンを除く PB-Ⅰ以外のタンパク質画分

パク質含有率は抑制される傾向のあることが明の割合は高まった．また，登熟温度が PB-Ⅰ割

らかになった．

合に及ぼす影響の程度は低グルテリン米水稲品
種「LGC ソフト」の方が一般食用水稲品種「ニ３

種子貯蔵タンパク質の米粒内の分布特性

ホンマサリ」よりも大きかった．「ニホンマサ「ニホンマサリ」，「LGC ソフト」に加え，低リ」，「LGC ソフト」ともに，千粒重の大きい１グルテリン米水稲品種「エルジーシー１」，低次枝梗粒の方が２次枝梗粒よりも PB-Ⅰ割合がグルテリン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種

高い特徴を持つが，登熟温度がタンパク質組成「エルジーシー活」について搗精歩合がさまざに及ぼす影響は，穂上の着生位置によって異な

まに異なる米粒を作出し，それらの SDS-PAGE

らなかった．上記２品種に加え，低グルテリ分析を行って米粒内の層別のタンパク質分布をン・ 26kDa グロブリン欠失米水稲品種「エルジ検討した．総じていずれのタンパク質画分も米ーシー潤」を供試して複数年実施した作期移動

粒の外層に多く分布し内層ほど少なかった．た

試験では，３品種ともに出穂後 15 日間の平均

だし，57kDa 超過タンパク質と 57kDa タンパク

気温と PB-Ⅰ割合が負の相関関係を示し，上述

質および「エルジーシー活」の 37-39kDa グルの人工的に気温を制御した試験による知見が確

テリン α は 100 〜＞ 90 ％層に最も多く存在し，

42

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

それ以外のタンパク質画分は 90 〜＞ 80 ％層に
謝

最も多く存在し，タンパク質の種類によって局辞在に差違のあることが明らかになった．また，
タンパク質画分によっては，タンパク質変異米

本研究の取りまとめにあたっては，京都大学大学

水稲品種と一般食用水稲品種「ニホンマサリ」

院農学研究科白岩立彦教授に懇切丁寧なご指導を賜とで分布が異なる場合があることも明らかになりました．また，田中朋之准教授にデータおよびそった．種子貯蔵タンパク質の米粒内の分布特性の解釈の信憑性についてご検討いただきました．近をより直接的に明らかにするために，13kDa プ

畿中国四国農業研究センターにおいて実施した試験

ロラミンと 23kDa グルテリンの蛍光標識抗体をおよび結果の取りまとめにあたっては，佐々木良治

用いてそれぞれの分布を解析した．搗精歩合の博士に常に温かいご指導，激励，ご協力をいただき異なる米粒の SDS-PAGE 分析に基づく結果と同ました．飯田修一博士には，タンパク質変異米水稲

様に，両タンパク質は米粒の外層部に多く存在品種の種子を提供していただくとともに，研究開始

した．米粒の背側では，13kDa プロラミンと当初よりタンパク質組成の分析方法，結果の取りま

23kDa グルテリンは「ニホンマサリ」と比較しとめについて貴重なご指導ご助言をいただきましてタンパク質変異米水稲品種の方がより外層部

た．竹田博之氏には，研究を遂行する上で多大なごに局在する傾向のあることが示された．また，協力をいただきました．京都府立大学大学院生命環

タンパク質変異米水稲品種は「ニホンマサリ」

境科学研究科増村威宏博士には，研究の遂行や結果と異なり，13kDa プロラミンが背側よりも腹側の取りまとめにあたって貴重なご指導ご助言をいたに相対的に多く分布する特性が示された．このだきました．また，斎藤雄飛博士，中塚信明氏，重13kDa プロラミンの分布特性の品種間差につい光隆成氏には米粒内のタンパク質の蛍光顕微鏡観察ては，背側あるいは腹側を研削した米粒のにおいてご協力をいただきました．労の多い圃場試

SDS-PAGE 分析の結果からも確認された．

験では，近畿中国四国農業研究センターの小畑義宏
氏，後藤昭仁氏，藤井良之氏，山下大朗氏ならびに

４

総合考察

業務第１科の諸氏に多大なご協力をいただきまし年次・作期が異なる条件において，米粒の総た．農業形質の調査や実験材料の調製，米粒のタンタンパク質含有率に大きく影響を及ぼすのは，

パク質の分析では，近畿中国四国農業研究センター

登熟気温よりも登熟期間の日射量と出穂期の窒の松浦和子氏，赤木冨貴子氏にご協力をいただきま

素栄養状態と推察された．炊飯米の食味や酒造した．本研究の一部は農林水産省委託プロ（『新鮮適性を考慮して，温暖地において米粒内の総タでおいしい「ブランド・ニッポン」農産物提供のた

ンパク質含有率および PB-Ⅰ割合を抑制するための総合研究』）の研究予算で実施しました．記しめには，窒素施用量を抑制した上で，登熟期のて厚く感謝を申し上げます．

高温障害を助長する４月下旬や５月上中旬の移引用文献

植は避け，登熟期の日射量の低下と稲体の高窒
素栄養状態を引き起こさないように６月中旬頃までの過度に遅くならない移植時期を設定する

１）荒井邦夫・河野恭広

1979．水稲の穂の発育にことが望ましいと考えられた．本研究により一関する研究第２報

穂上位置別頴果の窒素集積

般食用水稲品種およびタンパク質変異米水稲品

パターンに及ぼす出穂期窒素追肥の影響．日作

種の米粒内の各種タンパク質分布が明らかにな

紀 48 ： 335 − 342．

り，搗精歩合を高めることで用途に応じて特定

２）辺嘉賓・多田宏樹・劉建・塩津文隆・諸隈のタンパク質を米粒から除去できる可能性が示

正裕・豊田正範・楠谷彰人

2006．水稲におけされた．

る収量および食味特性の日中品種間比較．日作
四国支報 43 ： 13 − 22．

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

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43

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８）東

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タンパク質含有率の品種間差異なら

びにタンパク質含有率に及ぼす気象環境の影
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11）―

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仁・上

質含有率およびタンパク質総量に及ぼす影響．

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胚乳組織における澱粉粒

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玄米タンパク質含量におよぼ

40）増村威宏・田中國介

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向上のための窒素管理技術３

sections of large samples and undecalcified

ク質の合成・集積と米粒内分布に関する分子機

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339.

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42）松 江 勇 次 ・ 水 田 一 枝 ・ 古 野 久 美 ・ 吉 田 智 彦
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1995．酒造43）―・古野久美・吉田智彦

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産米の食味に関する研究第１報

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研究（第１報） 米粒及び炊飯粒のたんばく質，Effects of Temperature on the Digestible

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敏

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Nishio, S. Iida, T. Imbe and H. Sato 2005. New関する研究第 18 報

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68）太田和也・小山豊・在原克之2010．温暖地

質組成およびその集積過程に及ぼす施肥法の影

早期栽培における水稲品種「ひとめぼれ」の窒

響．日作紀 76 ： 562 − 568．

素施用条件並びに栽植密度が籾数及び登熟歩合

58）西尾

剛

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清

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１

Purification of protein body-Ⅰ of rice seed and

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60）大平陽一・竹田博之・佐々木良治

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2009．タン

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46

近畿中国四国農業研究センター研究報告

協 89 ： 489 − 491．

第 14 号（2015）

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76）多田宏樹・劉建・辺嘉賓・塩津文隆・諸隈

正裕・豊田正範・楠谷彰人

85）丹野

久・本間

昭・宗形信也・吉村

徹・平山裕治・前川利彦・沼尾吉則・尾崎洋人・荒木
和哉・菅原

彰

2010．北海道産うるち米の精

2006．水稲におけ

米蛋白質含有率とアミロース含有率における年

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作紀 79 ： 440 − 449．

77）平宏和・松島省三・松崎昭夫

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米山忠克

第 92 報プロラミン含有率に対する窒素栄養条件の影

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響．土肥誌 67 ： 139 − 146．
87）舘山元春・須藤

紀 39 ： 33 − 40．
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坂井

真充・神田伸一郎・坂本聖子・

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北支報 46 ： 53 − 55．

Ishikawa 1989. Physico-ecological studies on88）内 村 要 介 ・ 尾 形 武 文 ・ 佐 藤 大 和 ・ 松 江 勇 次

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air temperature during ripening period on

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80）田中國介・増村威宏89）上田一好・楠谷彰人・浅沼興一郎・一井眞比古

1988．イネ種実におけるタンパク質の集積機構．化学と生物 26 ： 543 −
550.
81）Tanaka, K., T. Sugimoto, M. Ogawa and Z.

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因との関係―．日作紀 67 ： 289 − 296．
90）上原泰樹・小林陽・太田久稔・清水博之・福井清美・三浦清之・大槻寛・小牧有三・笹原大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性

英樹

2002．水稲新品種「春陽」の育成．中央

農研研報１：１− 21．
91）若 松 謙 一 ・ 田 中 明 男 ・ 上 薗 一 郎 ・ 佐 々 木 修

47

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under

high

temperature

using

DNA

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2006．水稲の暖地早期栽培における登熟期間の95）山下鏡一・藤本尭夫

遮光処理が収量，品質，食味に及ぼす影響．日関する研究４

作九支報 72 ： 19 − 21．

質の変化と食味との関係．東北農試研報 48 ：2010．暖地水稲の登熟期間の高温が玄91 − 96．

米外観品質に及ぼす影響．鹿児島農総セ研報96）梁取昭三

92）―（耕種）４：９− 125．
93）Yamagata, H., T. Sugimoto, K. Tanaka and Z.

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Kasai 1982. Biosynthesis of storage proteins in97）Yupsnanis,T., M. Moustakas and S. Karakoli

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94）Yamakawa, H., T. Hirose, M. Kuroda and T.
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48

近畿中国四国農業研究センター研究報告第 14 号（2015）

Analyses on Composition, Content and Distributionof Seed Storage Proteins in Rice Grain

Yoichi ODAIRA １

Summary

Effects of temperatures during the ripening period, cropping seasons and nitrogen application conditions on seed protein composition in rice grains ware analyzed quantitatively based on the SDS-PAGE
technique using a normal-type rice cultivar and seed-protein mutant rice cultivars (SPMC) which havedifferent genetic characteristics of protein composition in rice from normal-type rice cultivars. Also, theeffects of the cultivation and environmental conditions on total protein contents (TP) in rice grains ware
investigated and facters affecting protein compositions and contents were analyzed. In addition, characteristics of the protein distribution in rice grains were analyzed by SDS-PAGE analysis of rice grains
which had different milling percentages and immunofluorescence microscopic analysis.
A normal cultivar Nihonmasari and a low-glutelin cultivar LGCsoft were grown under a natural
condition until the booting stage, and then in temperature-controlled greenhouses set at 24.0 ℃, 28.0 ℃, and30.6 ℃ (mean temperature). The ratio of the PB-I (sum of 10 〜 13 kDa prolamin) to total protein (PBI/TP) was lower and the ratio of another protein fraction excepting 26 kDa globulin was higher in hightemperature conditions in both cultivars.

Also, the effect of temperature on PB-I/TP was larger in

LGCsoft than in Nihonmasari . The grain weight and PB-I/TP in the grains on the primary branches
were higher than those on the secondary branches in both cultivars. The patterns of change in the protein compositions with the temperature during the ripening period were similar for the primary and thesecondary branches. In field experiments of Nihonmasari , LGCsoft and a low-glutelin 26-kDa-globulin-deficient cultivar

LGC-Junover several years and cropping seasons, a negative correlation (r=-0.849** 〜-0.773*) between PB-I/TP and air temperature from 0 to 15 days after heading was observed in
all cultivars. This tendency was similar to the result of artificially controlled temperature. It was considered that there were no relations between protein compositions in rice grain to the shoot nitrogen status
or growth characteristics (for example, culm length) under different cropping seasons and years. There
was a positive correlation between PB-I/TP and 1000-grain weight in Nihonmasari . Based on the field
experiments over several years and cropping seasons, a significant correlation between TP and temperature during the ripening period was not observed. However, as limiting in the same year, TP tended tobe high by delayed transplanting with lowere temperature during the ripening period.
Effects of the amount of nitrogen application and the timing of nitrogen topdressing on protein composition and TP in

Nihonmasari ,LGCsoftand

LGC-Junwere examined.

PB-I/TP became higher

slightly under elevated TP conditions by high amount of nitrogen application. Similar to Nihonmasari ,Lowland Crops Research Division, NARO Western Region Agricultural Research Center
１

NARO Tohoku Agricultural Research Center

大平：水稲種子貯蔵タンパク質の組成・含有率と米粒内分布特性49

TP of SPMCs tended to be high under high nitrogen status of shoot at heading stage when larger application of nitrogen fertilizer and delayed nitrogen topdressing. It is considered that nitrogen topdressing at
the neck node differentiation stage, which was about 10 days earlier than the panicle formation stage,
enable to suppress TP compared to that at the panicle formation stage.

In addition, yield was equal

between the timing of nitrogen topdressing at the neck node differentiation stage and the panicle formation stage.
Distribution of seed storage proteins in rice grain of
LGCsoft , a low-glutelin cultivar

LGC-1

Nihonmasari

and three SPMCs such as

and a low-glutelin 26-kDa-globulin- deficient cultivar

LGC-

Katsu was examined by SDS-PAGE analysis using rice with different milling percentage. All of the protein fractions tended to be higher in the outer layer of rice grain. However, 37-39 kDa glutelin α of LGCKatsu , 57 kDa protein and 57 kDa excess protein of all cultivars were highest in the 100->90% layer,
another protein fraction was highest in the 90->80% layer. It was revealed that localization patterns inrice grain were different depending on the type of protein and there were varietal differences of the protein localization. Characteristics of protein distribution in rice grain were examined directly by immunofluorescence microscopy using fluorescence-labeled antibodies of 13 kDa prolamin and 23 kDa glutelin.
Abundant 13 kDa prolamin and 23 kDa glutelin was observed in the outer regions of rice grains. On thedorsal side of rice grain, 13 kDa prolamin and 23 kDa glutelin of SPMCs localized outer region than that of
Nihonmasari . Distribution patterns of 13 kDa prolamin of SPMCs differed from Nihonnmasari . A
larger quantity of 13 kDa prolamin localized on the ventral than the dorsal side of rice grain in SPMCs.
This result was confirmed by SDS-PAGE analysis of grains grinding the ventral side or the dorsal side.
It was suggested that the solar radiation during the ripening period and the nitrogen statas in shoot at
the heading stage had large effect on TP rather than the temperature during the ripening period under
different cropping years and seasons. To suppress TP and PB-I/TP in rice grain considering eating quality of cooked rice and sake making properties, it is important to not adjust the excessively delayed transplanting and also adjust the planting season to avoid extremely high temperatures during the ripening
period. The desirable transplanting timing is considered to be until about mid-June from late-May withthe reduction of applied nitrogen amount in warm region. This study revealed characteristics of distribution of seed storage proteins in rice grain of nomal-type rice cultivar and SPMCs. Therefore, these findings might be useful to remove specific seed storage proteins from rice grain by appropriate milling percentage for the various purposes.