BioResource now !
Vol.5 (7) 2009

Issue Number 5 July 2009

BioResource now !

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国内外のバイオリソースを巡る様々な問題や取り組みについて、毎月ホットな話題をこのニュースレターで紹介していきます。

研究とバイオリソース

バイオリソース情報

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http://www.shigen.nig.ac.jp/wgr/
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NBRP
SHIGEN
WGR
JGR

No.3

遺伝資源を用いた新規コムギ開発の公式「（AABBDD）－AA－BB－DD=(aabbdd)」

関東107号（♀）

白火（♂）

中村俊樹 農研機構 東北農業研究センター

F2 （モチコムギ） 図１．
モチコムギの開発。日本の関東107号は、胚乳で働く3重複する顆粒結合型澱粉合成酵素（Wxタンパク質）のうち、AゲノムとBゲノム由来のものを欠き、中国の品種白火（BaiHuo）は、Dゲノム由来のものを欠く。
これら交配で、F2において、ヨウ素で赤褐色に染色されるモチが予想どおり1/64の確率で得られる。

(1/64)
Ｘ

連載

べんの博士のうんちく講座 第7回

べんとおなら+AA (aaA B D

リソースセンター紹介 No.32

オオムギ -岡山大学資源生物科学研究所 訪問-

研究とバイオリソース

A B D

A B D

そのような考え方は持っていませんでした。
このアイデアの妥当性は、約2000系統の国内外のコムギ遺伝資源から得られたWx-A1 と -B1
からの Wxタンパク質を欠く部分モチ変異体と Wx-D1 由来の Wxタ
ンパク質を欠く部分モチ変異体を交配することにより、F2世代で Wx
タンパク質を完全に欠き、その結果としてアミロースを欠く変異体=モチが(1/4 x1/4 x1/4=) 1/64 の確率で得られたことで証明されました(1995年．
図１)。
この方法を著者は、一般の方に紹介する時に「（AABBDD ）−AA −BB − DD = ( aabbdd )」という方程式で説明しております(図2参照)。

No.3

遺伝資源を用いた新規コムギ開発の公式「（AABBDD）－AA－BB－DD=(aabbdd)」

図2．
コムギに完全変異体を作り出すための公式(AABBDD) - (AABBDD) = (aabbdd) は厳しい！
（AABBDD ）−AA− BB
そこで−DD =（ aabbdd ）(AABBDD) -AA - BB - DD = (AA+BB+DD) - AA - BB - DD
= (AA - AA) + (BB - BB) + (DD - DD)
公式において、= (aa) + (bb) + (dd)（ AABBDD）、（aabbdd ）は異質6倍体コムギの= (aa + bb + dd) = (aabbdd)
A,B,Dゲノムの同祖遺部分変異体（Ｐａｒｔｉａｌ Ｍｕｔａｎｔｓ）の利用伝子を示し、大文字は優性（機能有）、小文(aaBBDD ) (aabbDD ) DNAマーカー
字は劣性（機能無）をを用いた(AAbbDD ) (AAbbdd )遺伝資源スクリーニング表す。−（マイナス）は(AABBdd ) (aaBBdd )自然あるいは人為突然変異が起こることを意味する。
「−（ AABBDD ）」は３遺伝子の同時変異を意味し、起これば(aabbdd )。
しかし、この確率は限りなく低い。
そこで、各遺伝子は独立なので「（AA+ BB + DD ）」と考え、各々の遺伝子の変異を考えると「−AA−BB−DD」、
つまり公式は、（AA −AA ）+ ( BB −BB ) + (DD −DD )」となり、これは「（ aa + bb +dd ）」と同義。
つまり、同祖遺伝子の変異体のスクリーニングし、それらを交配して一個体に入れる。
この方法であれば完全変異体（ aabbdd ）の作出の可能性はかなり高まると言える。
この公式の実現には、表現型に大きな変異は無いが遺伝子型は異なる遺伝資源に隠された部分変異体が重要。

中村俊樹 農研機構 東北農業研究センター サブチーム長
1979年のSeiken-Ziho(27-28:45-47)に木原均博士が「Genesymbols for starchy and glutinous characters in cereals」という書き物を掲載されています。
その中で、博士は倍数性とモチ、ウルチに関してご意見を述べておられます。
ご存知のように、モチ米で代表されるモチは、通常アミロースとアミロペクチンから成る胚乳澱粉からアミロースが欠失したものです。
そして、その原因はアミロース合成を行う顆粒
結合型澱粉合成酵素 (Granule-Bound Starch Synthase I：GBSSI、別にwaxy（Wx）タンパク質と呼ばれる）が機能しないことによります。
イネやオオムギあるいはトウモロコシなどの2倍体※植物の遺伝資源には、この GBSSI（= waxy ）遺伝子に変異を起こしたモチ系統は多数確認されており、それらは品種育成に利用され、また遺伝学の材料として重要な役割を果たしてきています。
エンバク、
ヒエにはモチの報告は無く、一方、6倍体※の普通系コムギ、その理由として博士は、「それら異質倍数体では、構成ゲノム上のアミロース合成に関与する遺伝子がそれぞれ変異することはあっても、全て同時に変異する可能性は限りなく低いため」と書かれています。
このことは、イネやオオムギトウモロコシでは、Co60※や EMS※などの変異原処理により、モチ変異体も含めて多くの農業上有益な変異体が作出されているのに比べて、コムギではそのような変異体が見出されなかったことからも裏付けられています。
そして、多くの研究者が「コムギが2倍体に比べて変異に対する抵抗性が高い」
ことを口にしています。
しかしながら、これらの結果は、コムギが多くの遺伝子に対して自然突然変異を持たないことや、人為突然変異を起こさないことを意味するものではありません。むしろ逆に、2倍体植物に比べて多くの変異を許容する能力があると言えます。

この公式を実行する上では、当然多くの広域的に集められたコムギ遺伝資源が必要です。そして重要なのは、その宝の山から表現型に変化は無いが、A, B, Dゲノムの同祖遺伝子それぞれに変異を起こした変異体を、簡便にかつ効率良くスクリーニングする技術です。
その技術としては、目的遺伝子の変異を多型として捕らえ 図 3 ．世 界 初 の 甘 味 種コムギ（ S w e e tる ハ イ ス ル ープ ット な Wheat）の圃場(開花期)。
モチコムギ（図１参照）とA, B, Dゲノム由DNAマーカー選抜技術の 来の３つの可溶性澱粉合成酵素（Starch開発が重要と考えていま Synthase Ⅱa、四角囲み）を欠く高アミロす。この時、シークエンス ースコムギを交配したF2に1/4096の確情報も含めて目的遺伝子 率で両酵素を完全に欠く2重変異体（甘味の情報を得るためのゲノ 種コムギ）が得られる。
ムリソースが欠かせないものになります。
最 近 、具 体 例としてF
DNAマーカーを用い上記
F
公式を使いアミロース含1/4096
量が高い「高アミロースコムギ」やマルトースを多量に貯める「甘味種コムギ」
モチコムギ
甘味種コムギ高アミロースコムギの開発に成功しています（図3）。

※2(6)倍体・・・染色体が対になっていて、基数の2(6)倍の染色体数をもつ細胞、または個体。
※Co60・・・コバルトの放射性同位体。
※EMS ・・・ 揮発性の突然変異誘起剤(エチルメタンスルフォン酸)

1990年代の初めに、コムギの胚乳澱粉のアミロース含量とWxタンパク質の関係を解析中に、この様な見方を持つに至りました。なぜなら、木原先生が予想したように、コムギ遺伝資源にはモチは存在しないが、3個の waxy 同祖遺伝子（ Wx-A1, -B1, -D1 ）のうち、1ないし2個を欠いた変異体（部分モチ変異体：partial waxy mutant）が多数存在したからです。
そして、他の遺伝子においても同様に、表現型は野生型だが同祖遺伝子の遺伝子型は異なる遺伝資源が多数存在することを認識するようになりました。
この認識から、そのような（部分）変異体を使えば、交配のみで（完全）変異体がコムギでも多数作出可能であるという今に思えば、当たり前の話ですが、当時だれもアイデアに気付きました。

12

A

A
B
D

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B

D

A

A
B
D

B

D

A

B

D

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B
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さらに、この手法で使われたDNAマーカーは、新規変異体の開発だけでなく、さらに実用的な品種育成においても利用価値は高いことも証明されました。
公式を使うために必要な遺伝資源を揃えられるかは、完全に「運」、確率によるところがあることは否定できません。
ただ、複数の遺伝子を対象にそのコーデング領域を増幅するDNAマーカーで、200から 300程度の世界のコムギ遺伝資源を使い、多型に基づく変異体スクリーニングした経験では、必ずいずれかの同祖遺伝子に変異があるものが得られていることを確認しております。
さらにモチコムギ開発の成功から考えても、多くの遺伝資源をスクリーニングすれば、必要な材料を得られる確率はかなり高いと思っています。

岡山大学資源生物科学研究所 訪問
5月の下旬に倉敷の大原美術館のある美観地区から徒歩で5分ほどの岡山大学資源生物研究所（ナショナルバイオリソースプロジェクト・オオムギの中核機関）を訪問しました。

最近やっと実用的なモチコムギ品種も育成され、それを利用した製品も世に出てきました。
このように新しい特性を持ったコムギ開発は社会に役立つものであり、その観点からも遺伝資源は宝の山です。今後のゲノム情報の増加とともに、その充実、維持・管理は、ますます重要になるのではないかと考えております。
その点からも、ナショナルバイオリソース事業の進展には大きな期待をしています。
■
さいとう製菓
『もちもちロール』

モチ品種「もち姫」を用いた試作品

佐藤先生とオオムギ

今回の目的は収穫前の大麦畑を見せていただくことです。大麦畑には、NBRPなどのコアコレクションを含む１,６００系統以上の大麦が1メートル毎に区切られて植えられていました。その景色は圧巻で黄金色の穂が（中には黒や緑がちらほら）風に吹かれている様子は遠い昔に出会ったような不思議な風景でした。
ビールの原料となる、はるな二条をはじめ、野生種、東アジア、中国、アフリカなどの世界中から集められた在来種などがあり、世界でも類がない充実したコレクションだそうです。特に穂の形質がさまざまで、二条、六条、色（アルビノ、黒色、黄色）、芒形質（長い、短い、ない）の違いに驚きました。
研究用の畑もあり、オオムギのゲノムが大きい為DNAマーカを決定するまでに置換系統の６０００個体が必要とされると聞きました。私はオオムギのCMapを作成するお手伝いをしていますが、そのデータの裏には膨大な育種と実験がある事を改めて実感しました。その後、穂の乾燥室、種子の保管冷蔵庫、baｃクローンライブラリの冷凍庫、日本で３番目に入ったというシーケンサーなどを見学しました。
今回は1時間半ほどの訪問でしたが、佐藤先生には大変お世話になりました。
また、お忙しい収穫の時期にお時間をいただき有難うございました。
５月には一般公開が毎年あるそうなので、皆さんも是非大麦畑を見に出かけてみてはいかがでしょうか。土屋里枝

株式会社 ミッシェル～北風プロジェクト第１弾～『北風さぶちゃんのちからこぶ肉まん』

図４．東北地域に適応したモチコムギ品種、「もち姫」を使った製品

連 載 べんの博士のうんちく講座 第7回

左から高橋、佐藤先生、土屋

べんとおなら研究所の入り口では芝生でつくられた研究所のロゴマークが出迎えてくれました。圃場には見学者用にオオムギが栽培されており、初めに見学しました。
そこには様々な形質のオオムギが栽培されて研究所のいて、その形質の多さに驚きました。地面をはうようロゴマークに生えているものや、穂が紫色の系統、球根があるものなど初めて目にするものばかりで感動しました。NBRP用には、1500系統のオオムギが栽培されていました。
次に、施設内を案内して頂きました。
種子貯蔵庫では脱粒してチューブに保存されている種子を見せて頂きました。NBRPの系統はそこから配布されていくそうです。他にも３０万クローンをプロットした１６枚のフィルターや、BACクローンのプレートなど普段見ることのできないものを沢山見せて頂きました。
今回見せていただいた系統やESTクローンデータが公開されている Barley Database（http://www.shigen.nig.ac.jp/barley/）をぜひ多くの方に活用してもらいたいと思います。
最後に、お忙しいところ私たちを案内してくださった佐藤先生、本当に有難うございました。
高橋由佳
種子

毎日コンピュータの前に座って運動不足、ストレスがたまって、タバコを吸う。食事といえば、高カロリーのスタミナ食。食事は簡単に、短時間、しかも食べる時間は一定していない……。ある製薬メーカーの調査によると、家族の中で最もトイレの後が臭いのは、「中高年の男性」との結果が出ています。
オヤジ世代の80%の男性が、家族から「トイレの後が臭い」といわれると答えているのです。
「オヤジは臭い」というけれど、本当に臭かったのです。
私は5年前まで、肉食が中心でした。現在は、野菜の多い食事に変えましたが、今までは家族からトイレの後は臭いといわれ、私の後には誰も入れませんでした。酒を飲んで、肉を食べて帰ってきた後など、しかもニンニクでも入っていようものなら、自分でも我慢しきれなかったのです。確かに臭かった。
ウンチの臭さのもとは、腸内のクロストリジウムやウエルシュ菌など、悪玉菌と呼ばれる細菌です。
こうした細菌は、腸内に滞留する食物などに作用して、アンモニアやインドール、スカトールといった有害物質を発生させ、これが臭いの原因になるのです。
おならの臭さもまた、しかり。おならは腸内細菌が食90％ 物を分解する時に、発生するガスが外部にでたもの。成分
無臭性の90%は、窒素や水素ガス、メタンガス、二酸化炭素など、無臭性のものですが、残り10%がウンチのにおいと同じ臭
おならの臭さとウンチの臭さは同じものです。
臭気ガス 気ガスです。
臭くなるのは、腸内で悪玉菌が優勢になり、有害物質を作10％り出しているからだなのです。
年齢を重ねると腸も老化するのです。腸の動きは老化すると鈍くなり、腹圧腹筋が弱くなると、腸管運動にも大きな影響を与え、悪玉菌が増え、善玉菌が減少し、腸内で腐敗物質がどんどん産生されてくるのです。
そして若い時に比べて、ウンチのにおいがきつく、出る量も少なくなってき
いわゆる「老人性さい便」といわれる細かい便になるのです。排便後、ます。
いつも残存感があって、すっきりしないことありませんか。
悪今までは「腸の老化は、加齢とともにやってくる」と思わ悪れていましたが、現在、若い人ほど腸が老化しているのです。
働きざかりのサラリーマンのべんの臭さ、そして、実年齢と腸年齢が反比例している現実は、生き物としての危険信号なのかもしれません。
おならが臭ければ病気を疑えと良く言われる所以です。

編集後記

中村先生のご研究「コムギの澱粉変異の遺伝学的解析およびその育種的利用」は第17回木原記念財団特別賞に輝きました。
おめでとうございます！ 先生は「国内外の畑でモチや甘味品種が栽培されているのを見ることができたら、それが一番幸せ！」とおっしゃる育種研究のエキスパー
トです。読者の皆さんも「もち姫」を使った食品に出会ったら、是非この方程式を思い出してください。
今夏の異常気象が畑作物に与える影響も心配ですね。
（Y.Y.)

連絡先 〒411-8540 静岡県三島市谷田1111
国立遺伝学研究所 生物遺伝資源情報総合センター
TEL055-981-6885 (山崎)E-mail brnews@chanko.lab.nig.ac.jp

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2009年vol.5 7月発行