Multifaceted analysis on mechanism and characteristics of high-temperature damage of rice
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22K05604
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39020:Crop production science-related
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| Research Institution | Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences |
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Principal Investigator |
大坪 研一 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 特任教授 (80353960)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 玄米 / 高温障害 / 完全粒 / 乳白粒 / 糊化特性 / 物性値 / α-アミラーゼ活性 / プロテアーゼ活性 / 米 / 理化学特性 / 食味 / 外観品質 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、稲の高温登熟障害の機構及び障害米の特性を解明することである。まず、 申請者らの保有する米品質関連プライマーを中心に、高温耐性の品種間及び品種内の差異を検出し、障害関連形質を推定する。一方で、食味試験と理化学特性測定でも品種間と品種内の相違を検出する。両方の結果を照合し、障害発生機構の解明と障害による米の品質特性の変化の定量化を図る。米の主成分である澱粉の合成・分解関連の変化について、分光分析、糊化特性試験及び酵素活性測定によって解析し、タンパク質についても解析し、酸化還元性や生体防御システムの影響や微量成分の変化についても検討し、高温障害程度の総合的な評価式を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の気候温暖化により、米粒におけるデンプン粒結合型デンプン合成酵素やデンプン分枝酵素遺伝子の発現抑制と、デンプン分解酵素の発現誘導が活発化し、白未熟粒の発生が増加し、外観および品質の低下等の高温登熟障害が頻発している。高温障害と米の食味特性を関連付ける研究は少なく、多面的理化学特性による解析は殆ど行われていない。本研究では、高温登熟障害について、米の外観品質、理化学特性の視点から、高温障害度の評価法の開発を行うとともに、各品種の食味特性と高温耐性度を理化学的測定によって評価し、今後の高温耐性品種の開発に貢献することを目的とした。2020年産のブランド玄米54品種を試料とし、各試料米を完全粒(整粒)と乳白粒（被害粒）に分画し、内在性のデンプン分解酵素活性とデンプン特性および理化学特性値(糊化特性)との関連を調べた。即ち、各試料米の糊化特性値とα-アミラーゼ活性を測定し、品種ごとの糊化特性値を説明変数、α-アミラーゼ活性の乳白粒と完全粒の比率を目的変数として高温障害程度の推定式を作成し、未知試料の検定を行い、有意性を確認した。この推定式は高温障害米の簡易な加工適性の評価方法として有用と期待される。さらに、2020年産の全国のブランド米19試料を完全粒と乳白粒に分画し、市場に流通している高温障害粒の割合を30%と想定し、完全粒100%と30%乳白粒混合米の米飯物性値、遊離糖含量、アミノ酸含量、酵素活性を比較した。その結果、乳白粒のアミロース含量は低下傾向を示し、α-アミラーゼ活性は有意な増加傾向を示し、糊化特性値の最高粘度、Consistencyは低下傾向を示し、プロテアーゼ活性、L-グルタミン酸含量、L-アミノ酸含量、オリゴ糖含量(D-グルコース、麦芽糖、ショ糖)は高くなる傾向が示された。米飯物性値では、乳白粒混合米が完全粒に比べて、硬さ、こし、粘り、付着の低下傾向を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、高温登熟障害について、米の外観品質、理化学特性の視点から、高温障害度の評価法の開発を行うとともに、各品種の食味特性と高温耐性度を理化学的測定によって評価し、今後の高温耐性品種の開発に貢献することを目的とした。高温登熟障害米の特性について、試料米54品種を完全粒と乳白粒とに分画し、それぞれの内在性酵素活性、糊化特性、米飯物性およびアミノ酸やオリゴ糖などの食味関連成分を測定し、糊化特性に基づく高温障害程度の推定式を開発して未知試料でその適用性を確認した。さらに、完全粒と乳白粒とに分画して、１００％完全粒試料と３０％乳白粒混合試料との２種類を調製し、食味関連成分、糊化特性、米飯物性を測定・比較した。その結果、完全粒試料に比べて乳白粒混合試料の方がアミラーゼやプロテアーゼの活性が強く、アミノ酸やオリゴ糖が増加し、糊化特性及び米飯物性の低下することを見出した。これらの結果は、国際学術誌に投稿して論文として掲載され、学会でも口頭発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の研究により、高温障害米は、従来報告されているα-アミラーゼのみならず、プロテアーゼ活性も増加することを見出した。今後は、異なる栽培年次の試料米についても本年度と同様の結果になるかを確認する。また、セルラーゼやキシラナーゼ等の細胞壁分解酵素活性についても完全粒と乳白粒による相違があるかどうか検討する。また、高温障害米のアミノ酸含量、オリゴ糖含量等の食味関連成分や、糊化特性、米飯物性等の食味理化学特性について、更に検討を加えて高温障害米の特徴を明らかにしていく予定である。さらに、乳白粒で活性化して米飯特性を低下させる各種の酵素活性を抑制する炊飯方法を検討し、収穫後技術による高温障害米の利用特性改善を図る。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
