巨大人口を抱えるアジアの食糧確保と放射線品種改良の活用
突然変異利用プロジェクトのこれまでの成果と研究の展開

放射線育種プロジェクトリーダー
中川 仁
農業生物資源研究所
放射線育種場 場長
ガンマーフィールド（放射線育種場）

IAEA（国際原子力機関）
ノーベル平和賞2005受賞（核を用いたテロリズム撲滅のための努力と原子力の平和利用拡大に対する貢献）「IAEAはオーケストラのようなもので、私は単なる指揮者である。」

ノーベル平和賞の副賞を発展途上国のための基金とする。
原子力平和利用、特に・健康向上
・食料生産向上FNCAプロジェクト運営グループ
１．研究炉利用運営グループ
２．放射線育種運営グループ
３．バイオ肥料運営グループ
４．放射線治療運営グループ
５．原子力広報活動運営グループ
６．放射性廃棄物管理運営グループ
７．原子力安全文化運営グループ
８．人材養成運営グループ
９．電子加速器利用運営グループ

放射線育種法の利点と利用方法
１．新しい突然変異を作り出せる （自然突然変異の頻度を高める）。
２．品種の重要特性を変えずに、１，２の特性のみを改善することができる（育種にかかる期間を短くできる）。
３．従来の育種技術を習得していれば容易に利用できる。
４．研究室の設備投資にかかる費用が遺伝子組み換えなどと比べて低い。
５．その特性を簡単に他の品種に移せる。
６．花が咲かない、種ができない植物にでも利用できる。

特に開発途上国で有効変異体を得やすい特性：草型（短稈多収化）、環境耐性や耐病虫性、含有成分（機能性物質やたんぱく質など）
利用方法
１． 環境耐性や耐病性、耐虫性品種は環境に優しい、低農薬・低投入持続型農業の構築に有効。
２． 機能性成分などは消費者ニーズに対応
３． 遺伝子の機能解析（突然変異バイオリソース）

日本でこれまでに突然変異育種法
で作り出された品種の数40

直接利用：14535

間接利用：12330

合計：2682520

直接利用1510

間接利用

506165

6670

7175

7680

8185

8690

9195

96-突然変異育種法の内訳
化学物質
10 %

X-線 ほか6%

組み合わせ1%

組織培養
11 %

ガンマ線
72 %

我が国で育成された突然変異直接利用品種数(2005)

57作物
イネ
コムギ
オオムギ
ダイズ
キク
バラ
スターチス
エニシダ
リンゴ
ナシ

突然変異品種

放射線

γ線

IRB

202
31215114213312265
112416358682341532
5682331427
568230925
40823

日本における突然変異育種品種の経済的効果

小麦
大麦
大豆
ゴボウ

栽培面積 生産額
集計年度(ha)5,483,355
6兆7725億円 1966-2000
21,98927億円 1966-2000
8,190
47億円 1971-1991
15,79474億円 1967-2000
119,121
178億円 1971-1999
5,673
215億円 1996-2000

梨
6 作物合計

2,284
5,656,406

作物
稲 うるち米
稲 もち米

102億円 1992-2000
6兆8368億円 1966-2000

多国間研究プログラム (MRP)
ソルガムとダイズの耐旱性突然変異品種育成
FY2002-2006

テーマ : 耐旱性
作物 : ソルガム（蜀黍、高黍、コーリャン） ,ダイズ（大豆）参加国 :ソルガム: 中国、インドネシア、日本
ダイズ: フィリピン, ベトナム、マレーシア、インドネシア、日本Feterita

HegariMiloKafir

KafirｘMiloSorgo Sudangrass

Broomcorn

種々のソルガム系統の穂バビロフの提唱した栽培植物の起源の中心
ソルガムは6で起源し、5,4,3,2,1に拡散

４

５

３

１２７
６
８

８Ｂ
８A

２

遺伝資源探索ミャンマーにおけるソルガム遺伝資源探索

ソルガム料理（エチオピアのインジェラ）

ソルガム団子

モチキビの栽培と調理名人

インゲン豆スナック

コムギアレルギーの子供向きソルガ
ムクッキー（グルテンが含まれない）

ソルガム, インゲン豆, テンサイ糖,ナタネ油, およびパームオイル

ゴマクッキー

黒糖クッキーソルガム, タピオカ, アーモンド, テンサイ糖, ナタネ油, およびゴマソルガム, タピオカ, アーモンド, テンサイ糖, ナタネ油, および黒糖

ホワイトソルガムスナック: 左：海苔風味; 右：薄塩味: 各100円(25 g), グルテンなし, (コムギ原料、卵、ミルクを使用せず）。ア
レルギーで小麦が食べられない子供向きスナック。原料はアメリカから輸入

8.5 cm

プチタカキビケーキ: 260 円; 米粉とソルガム粉の混合粉にテンサイ糖、天然塩とイースト添加（卵、脂肪、ミルクは不使用）:
コムギアレルギーの人向けスーダン型ソルガム飼料用品
種 “グリーン A”
1. 早晩性（Maturity）: 中生
2. 草高 (280 cm以上)
3. 耐倒伏性
4. 穂：大5. 多収：5月播種、10月まで出穂始め2 – 3 刈りで乾物
収量20t/ha)
6. すす紋病抵抗性：中7. 消化率(digestibility)と粗タンパク含量（crude proteincontent）はやや低.

378A
（♀）

Green A

2098-2-4-4（雑種品種）（♂）

草丈に関して，左から１，２，およびソルガムの突然変異
３劣性遺伝子を持つMilo の草姿
自然突然変異の一例は矮性遺伝子（dwarfing genes）で、その後の育種で広範囲に利用された。

品種とその遺伝子型

127 cm

94 cm

61 cm

(A) ‘Tall White Sooner’ milo
(Dw1Dw1Dw2Dw2 Dw3Dw3 dw4dw4)(B) ‘Dwarf White Sooner’ milo
(dw1dw1Dw2Dw2 Dw3Dw3 dw4dw4);(C) ‘Double Dwarf White Sooner’milo (dw1dw1dw2dw2 Dw3Dw3dw4dw4). アメリカで栽培されるソルガム一代雑種品種の大半は草丈に関して２〜４の劣性遺伝子を持つ。
特徴：生育が旺盛で、種子生産性が高く，機械収穫が容易。

ソルガムの耐旱性育種• 2002年、FNCAプ
ロジェクトによって、中国とインドネシアの間で、材料となるソルガム種子の交換• 試験圃場での,特性調査により、“Zhengzhu” を育種母材に決定ソルガムの突然変異誘発のためのγ線適正照射量の解明（インドネシア）
Response of Zhengzu to Gamma Radiation
111.36892.

3% 37.26718.

40.22Zhengzu

γ線の適正照射量は350-500 Gy.

Survival Rate (%)

生 1374.
存率 55.79

0.0

183.3

366.7

550.0733.3

Doses of Gamma Radiation (Gy)

γ線照射量(Gy)916.7

1100.0ソルガム系統の圃場試験2003(播種日: 2003年7月8日)

インドネシアにおいて有望な耐旱性10系統（うち２系統が高度耐旱性）が選抜された。

今後、耐旱性ソルガム品種の導入が期待される
ジャワ島西部の乾燥地帯、Cijayana, Garutの試験地

Cijayana における予備試験(2004)中国では、・スイートソルガム突然変異耐旱性1系統（Yuantian）が育成され、公式に登録された。
・インドネシアで育成された耐旱性系統と中国のスイートソルガムとの交配によって高糖性品種が育成された。
・FNCAを通じた種子交換が両国の育種に大きな効果をもたらした。

ダイズの耐旱性突然変異育種• 2002年にフィリピン、ベトナム、マレーシア、インドネシア、日本との間でダイズ遺伝資源の交換を行った。
• フィリピンにおいて、耐旱性かつ多収性の突然変異系統（PSB-SY4 と BPI-SY4) が、ベトナムでも突然変異系統DT-96 が誘発された。
• インドネシアにおいて、辺境（乾燥）地帯での試験で、多収でかつ早生の突然変異8系統が報告された。

ベトナムで育成された耐旱性多収突然変異系統
DT96の草型と莢ベトナムThai Nguyen 郡における DT96 の収量試験
収量35 quintals/ha (95日間), 2003夏

マレーシア、Sembawa での適応性検定
試験
GH-7：最も優秀な突然変異系統、2004年3月17日に新品種として登録

GH/7

多国間研究プログラム (MRP)

ランの耐虫性突然変異品種の育成
FY2003 - FY2007

スリップス幼虫に食害されたランスリップス

テーマ: 耐虫性
参加国: インドネシア, マレーシア、タイ、日本、（中国、 ベトナム）
ランの種: Dendrobium (雑種)

ランの花の育種には突然変異が有効プロジェクトの概要• タイはインドネシアとマレーシアのためにガンマ線照射を行い、カセサート大学の原子力技術研究センターでスリップス抵抗性ラン突然変異系統の選抜技術指導。
• インドネシア, マレーシアおよびタイ間での育種母材と情報の交換• タイとインドネシアではスリップス抵抗性育種を継続• マレーシアではスリップスよりも被害の大きいハダニ（false spider mites）抵抗性選抜手法の開発を開始• デンドロビウム Sonia “Red 17”を共通の育種母材とし、 分割急照射法（acute split doses）を用いて変異誘発を行う。

スリップスの被害

若い葉若い芽プロトコーム類似球体 (PLBs)の増殖と照射

照射
増殖

継代培養

ハダニ卵
成虫 (雄)(丸い)
幼虫

不完全変態の若虫
成虫 (雌)(大きい)若虫後期

• 赤いハダニが見える• 葉や茎を吸汁する• 被害; 色が抜けたり、黒化したりする。

ハダニの被害多国間研究プログラム (MRP)

バナナの耐病性育種FY2004 - FY2008

フザリウム萎凋病
テーマ: バナナの耐病性
参加国: インドネシア、マレーシア、フィリピン、ベトナム、
日本
病気: フザリウム萎凋病, バナナブラッド病，バナナバンチートップ
ウイルス病

バナナバンチートップウイルス病 (BBTV)
9 フィリピンにおける最も重要なバナナ類(Musa spp.)の病害

9 ほとんどすべてのバナナ品種に抵抗性がない

温室内での抵抗性検定法の確立
ウイルスを運ぶアブラムシの飼育30分間餌を絶ち、空腹にさせる

このアブラムシをバナナ幼苗につけて病気を感染させる( 24時間 ; １植物あたり10匹)

２４時間病気のバナナで飼育

1-9ヶ月間病徴を観察し、選抜選抜幼苗を畑に移植し、農業形質でも選抜

抗原抗体反応やDNAを加えて抵抗性の判断

一次選抜されたBBTV
抵抗性突然変異体（フィリピン）マレーシアの病気多発地におけるフザリ
ウム萎凋病抵抗性突然変異体のスクリーニング

その他のプロジェクト• 突然変異育種データベース(MBDB)
研究所、専門分野、作物、突然変異育種によって育成された品種系統のデータベース構築• 突然変異系統保存プログラム(MSR)
研究目的の育種素材の登録、保存および交換.

• 突然変異育種マニュアル(MBM) の出版
突然変異育種に関する、研究者や学生向けのマニュアル

その他のプロジェクト１

突然変異育種データベース(MBDB)FNCAのウェブサイトで閲覧；登録が必要パスワード

http://www.fnca.jp/english/

Microsoft Access 2000

突然変異育種マニュアル(MBM)

FNCAウェブサイトで出版（公開）

http://www.fnca.jp/mb/mbm/mbm.html

突然変異育種ワークショップ

2002
2003
2004
2005

インドネシア、ジョグジャカルタ, 2004（Bungaran農林大臣）

中国
フィリピン
インドネシアマレーシア(12月)

参加各国の成果報告と討議

公開講座の開催：インドネシア国立開発大学（田野前PL:
Universitas Pembangunan Nasional, “VETERAN”

インドネシア原子力省の研究所視察

ジョグジャカルタ周辺の旱魃が常襲する中山間地視察

ジョグジャカルタ周辺の旱魃が常襲する中山間地視察（段々畑）放射線育種場の照射施設
ガンマーグリーンハウス：半径7mの正八角形の温室で、霜に弱い熱帯作物のための緩照射施設。
ガンマールーム：44.4 TBq 60Co 線源を用いたレントゲンのような室内急照射用の施設で種子、球根やイモ類、培養した組織などに照射できる。

ガンマーフィールド（植物の品種改良のための世界最大の照射施
設；原子力平和利用のシンボ
ル）：半径100mの円形で、中央に88.8Tbq（テラベクテル）の60Co（コバルト60）線源を入れた照射棟があり、周囲を高さ8mの防御用の土手で囲った野外緩照射施設.

ガンマーフィールド中心にある照射棟

低たんぱく質米品種「LGC1」(50%以下）（エチレンイミン）「LGC活」(30%）（ガンマ線）コシヒカリ「LGC潤」(30%）（ガンマ線）コシヒカリの育成
利用法
白米中にたんぱく質は約7%含まれる
１．腎臓病患者用（たんぱく質摂取制限）のコメとして利用可能（医療関係者のニーズは通常の50%以下の低タンパク）２．吟醸酒原料用の酒米

なし「二十世紀」の耐病性枝変わり

黒斑病抵抗性なし品種「ゴールド二十世紀」の育成
病気に弱い「二十世紀」

病気に強い「ゴールド二十世紀」

ガンマー線照射により作り出された黒斑病に耐病性のナシ品種（低農薬・低投入持続型栽培への転換）

ゴールド二十世紀

おさゴールド寿新水Mutation Breeding Laboratory

ガンマ線緩照射による斑点落葉病抵抗性
リンゴ品種「放育印度」の育成
ガンマフィールド
での突然変異枝変わり

つがる ふじ 5-1-46 インド スターキング

葉を用いた抵抗性の検定•突然変異体は病気に抵抗性になった。
•耐病性以外の性質は変わっていない。
•花粉稔性はやや低くなるが、問題になる程度ではない。
•2004年度に品種登録申請。

ガンマーフィールド内での突然変異の作出

ガンマ線照射花弁の培養と、脱分化、再分化元品種（大平：右端上）から作出した色の変異元品種（大平：左端上）から作出した花の形態変異ガンマ線照射と花弁培養で育成したキク品種

Ａ：南風の初雪（はえのはつゆき）；Ｂ：南風の燦（はえのきらめき）；Ｃ：南風の紅（はえのくれない）；Ｄ：南風の美童（はえのみやらび）；Ｅ：南風の夕暮（はえのゆうぐれ）；Ｆ：南風の輝（はえのかがやき）ガンマ線あるいはイオンビーム照射によって作られたキクの突然変異品種
南風の明星

南風の夢車

南風の永光

南風の淡紅

ガンマ線照射で作られた新品種

イオンの光明イオンの成宏 イオンの黎明

キク原品種
「大平」
イオンの初音 イオンの光輝 イオンの魔法
イオンビーム照射で作られた新品種

ダッタンソバに対するガンマ線とイオンビームの効果の比較（機能性成分）

(%)
突然変異率
Mutation rate (%)

30252015105He 100Gy

Carbon 40Gy

黄色葉短茎

050 100 200 300 400 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 20 40 100
Dose (Gy)

照射量 (Gy)
γray

4He2+(100MeV)

20Ne8+12C5+(350MeV) (220MeV)

1. イオンビームは低線量で効果が高い。
2. 共にいろいろな変異体を作出できる。

Gamma ray
100Gy

白茎新しい観賞用パインアップル品種「ナツヒメ」
野生種「アナナス アナナソイデス」をガンマーグ
リンハウス内での緩照射によって、緑葉がピンクや黄の縦縞の斑入りで、果実も極小型の突然変異系統「ナツヒメ（沖縄16号）」を育成。

観賞用パインアップル品
種「ナツヒメ（沖縄16号）」の果実と植物体

国内の共同研究• 大学
１．文部科学省経費による放射線育種場共同利用研究：１２
大学１７課題２．ガンマーフィールドシンポジウム（今年度第４３回）とGamma Field Symposiaの刊行• 民間、他の独立行政法人、県の試験場等
１．依頼照射民間個人147件、国立機関50件、公立機関71件、大学85件）
２．育種共同研究
全9件（原子力研究所高崎、キリンビール、和泊町など）• その他
ガンマーフィールド見学（適時対応）と一般公開（年１回）
H14（見学236；公開127）；H15（見学296；公開92）；H16（現在まで、見学396（予約込み））

Establishment of “Advanced Radiation Application
Research Center” of the KAERI and promoting of
R & D for the radiation application research¾ Research fields: Agro-biology, Food, Industry,
Environment, Medicine, etc.
¾Irradiators (gamma, electron beam, ion beam,cyclotron), gamma greenhouse, greenhouse, seedstorage facility, experimental farm, native plantgarden, etc.

KAERIアジア各国では放射線育種技術の研究開発に対する期待が高く、近年、韓国やマレーシアでガンマー照射施設が新築されている。
日本には40年以上の研究蓄積があり、この分野のアジアのリーダーとして研究支援をしていく役割は大きい。