2020 Fiscal Year Research-status Report
Effective control of light condition for production of a crude drug 'Hange', a dried tuber of Pinellia ternate, and elucidation of its genetic variation grown in Japan naturally
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20K06322
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
江口 壽彦 九州大学, 生物環境利用推進センター, 准教授 (40213540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 宏幸 山陽小野田市立山口東京理科大学, 薬学部, 教授 (30253470)
尾崎 行生 九州大学, 農学研究院, 教授 (60253514)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光環境制御 / 薬用植物 / 生産性 / 遺伝的変異 / 育種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【カラスビシャク栽培の至適光条件の解明】生薬原料である球茎の肥大や球茎での物質蓄積に直接影響すると考えられる地上部の光環境に着目し，赤色，青色，緑色を発光する3種のLED からなるパネルを用いて，気温25°C，相対湿度70%条件に制御した環境で，同一強度の赤色，青色，および緑色の単色光下でカラスビシャクを栽培し，光質の影響を調査した．その結果，球茎の肥大は青色光下で栽培したもので促進され，球茎に含まれる有用成分（アラバン）の含量は緑色光下で栽培したもので高まることが明らかになった．
【日本自生カラスビシャクの地理的遺伝変異の解明】 日本自生のカラスビシャクには倍数性に変異があることを示唆する調査結果が得られていることから，優良系統の育種を進展させるには，この変異の様相を明らかにする必要がある.そこで日本各地から収集した系統を用いて，フローサイトメトリーおよび根端分裂細胞の顕微鏡観察により日本自生カラスビシャクの倍数性の変異を調査した.その結果，日本に自生するカラスビシャクには６から８倍体が存在することが明らかになった．また，根端分裂組織の顕微鏡観察は未了であるが，フローサイトメトリーにより９倍体が存在する可能性も示唆された．
国内自生のカラスビシャクには葉や花器に多様な形態変異が認められることから，遺伝的に多様な変異を有する可能性があり，核 DNA および細胞内小器官（葉緑体）DNA について日本自生のカラスビシャクが有する変異を調査した．その結果，日本自生カラスビシャクの葉緑体DNAに，中国・韓国自生カラスビシャクや中国自生近縁種では確認されていない変異が存在することを確認した．
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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，その球茎が生薬”ハンゲ”として利用される日本自生の薬用植物カラスビシャクを対象として，植物の生産性や物質蓄積には光条件が大きく影響することに着目し，２つの課題，すなわち，１）光条件に重きを置いて，カラスビシャクの効率的生産のための至適栽培条件の探索を行い，また２）効率的な育種のために日本自生の本種の遺伝的背景を明らかにすることを，目的として設定した．
研究初年度の令和２年度において，課題１）については，青色の単色光が球茎の肥大を促進すること，および緑色の単色光が球茎の有用成分含量を高めることを明らかにして，光質がカラスビシャクの生産性に影響することを示した．課題２）については，日本自生のカラスビシャクには倍数性の変異が認められること，および日本自生のカラスビシャクには，中国・韓国産カラスビシャクやその近縁種に無い変異を有していることを明らかにした．
以上のように，本研究はおおむね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，おおむね順調に進展しており，これまでに得た知見に基づきつつ，当初に設定した２つの課題どおり，１）カラスビシャクの効率的生産のための至適な光条件の探索を行い，また２）効率的な育種のために日本自生の本種の遺伝的背景を明らかにすることを目的として研究を進めていく．
まず，課題１）に関することとして，カラスビシャクの至適光条件の探索を行なう．特に，初年度に得られた知見に基づいて球茎肥大を促進する青色光と球茎有用成分含量を高める緑色光の混合割合を違えた栽培実験を行なう．
また，課題２）に関することとして，本種の育種系構築に必要な萌芽，開花・結実に必要な環境条件の調査を行ない，あわせて日本に自生する遺伝子源の収集も試みる．
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| Causes of Carryover |
令和２年度は，新型コロナウイルス禍により，所属学会の全国大会，支部大会ともに開催されず，また研究の打ち合わせのための会議もインターネットを利用した遠隔会議で行われたため，旅費を全く用いることがなかった．また，所属機関の所在県にも緊急事態が宣言されて研究活動に制限が加えられたため，研究に関わる費用の消費が十分に行われなかった．
令和３年度の研究費1,359,690円の使用計画は【物品費：509,690円】１）生薬としての品質評価のための経費，２）材料植物育成・生育実験のための園芸資材，３）化学分析・遺伝子発現解析等に必要な器具・試薬，４）健全な植物育成に必要な肥料・殺虫剤等の農薬，５）データの整理・処理・保存のためのコンピュータ用消耗品，８）その他．【旅費：15万円】１）情報交換や研究成果の公表のための国内旅費．【その他：70万円】１）学術誌等への成果発表，２）材料準備・栽培実験の場となる環境制御施設の利用料金．に用いる．
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