リンゴの健康機能性と難褐変性を両立するための「褐変する速さ」に着目した試み

• Project/Area Number: 23K13946
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 清水 拓 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, 研究員 (70759133)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: リンゴ / 果肉褐変 / 難褐変性 / 褐変する速さ

Outline of Research at the Start

リンゴ果実に含まれるポリフェノール類は様々な健康機能性を有するが、同時に果肉褐変反応の基質でもある。この褐変現象はリンゴの用途を制限する一因であり、近年は外食や中食産業における有用性から褐変がほとんど発生しない難褐変性のリンゴが注目されている。しかし、既存の難褐変性リンゴ品種のポリフェノール含量は総じて少なく、難褐変性品種はリンゴの特長を1つ損なっているといえる。本研究では、「褐変する速さ」に注目し、リンゴ品種・育成系統群の褐変する速さの品種間差とDNA多型情報を解析して、健康機能性と難褐変性を両立する理想的な育種素材とその遺伝的要因を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

「果肉が褐変する速さ」という観点からポリフェノール類による健康機能性と果肉の切り口が変色しにくい果肉難褐変性を両立するリンゴ育種素材を明らかにするため、新たにリンゴ28種の品種・育成系統の果実について、経時的に果肉の褐変程度を測定したほか、R5年度に測定した96種の果実の褐変程度について測定を行って年次反復データを取得した。これらの褐変程度のデータを用いたHill equation型関数への回帰分析により、各品種・育成系統の果肉褐変指標値が最大値の50%に達するまでの時間（BT50）の推定を行った。測定を行った124種について葉からゲノムDNAを抽出し、GRAS-Di法によって取得した塩基配列について既報のリンゴゲノム配列情報を参照配列として用いたDNA多型情報の解析を実施した。以上によって、ゲノムワイドアソシエーション解析のような遺伝解析を実施し、褐変する速さに関わる遺伝的な要因を探索するために必要なデータを揃えることができた。R5年度に抽出したDNAの品質が低かったことに由来する計画からの遅れは回復できたため、R7年度は当初の計画通りに褐変する速さの遺伝的要因について解析を進め、褐変する速さを制御するDNAマーカーの開発や当該DNAマーカーを用いた選抜技術の確立を試みる。同時に表現型データを整理してその品種間差についての情報をまとめて論文化する。以上をもって期間内に研究を遂行できる見込みである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

リンゴ124品種・育成系統の果実を収穫適期に収穫した。これらの果実から果肉切片を作成して経時的に写真を撮影し、画像より色彩値の抽出を行うことで、褐変程度の測定を行った。さらに、測定で得られた褐変程度の指標値を種ごとに用量-反応曲線として知られるHill equation型関数に回帰し、回帰モデルのパラメータを取得した。パラメータの内、褐変程度が最大値の50%に達するまでの時間を表すBT50 が達観で評価した際の褐変する速さによく一致していることを複数の品種の測定画像から再度確認した。
果実の解析を行った124種について、当年枝から葉を採集し、自動DNA抽出装置（クラボウPI-50α）によってゲノムDNAを抽出した。これら124種のゲノムDNAを用いてGRAS-Diライブラリの作成を行い、次世代シーケンサMGI DNBSEQ-G400RS00を用いてペアエンド100bpの塩基配列を取得した。さらに、解析集団のうち両親品種が同じ個体群については、リンゴ全ゲノム情報GDDH13 v1.1 (Daccord et al., 2017) を参照配列として用いて得られた塩基配列のマッピングを行い、得られた結果について変異解析を行って、個体ごとのDNA多型情報を取得した。

Strategy for Future Research Activity

R6年度に表現型解析を行った124種のうち、年次反復測定を実施できていない28種について追加で解析を実施し、表現型データの再現性を向上させる。R7年度までに取得した褐変関連形質の品種間差情報とDNA多型情報を用いてゲノムワイドアソシエーション解析と表現型データを用いたクラスター解析を行い、国内リンゴ栽培品種の褐変する速さについての情報を整理する。ゲノムワイドアソシエーション解析の結果、既知のリンゴ果肉褐変関連遺伝子と異なる領域の遺伝子多型が検出された場合には、実生集団の遺伝子多型情報と表現型情報の関連性から、当該の遺伝子多型がDNAマーカーとして育種選抜に利用可能かどうかの検証を行う。可能であれば、当該の遺伝子多型近傍に位置すると考えられる褐変する速さに関わる遺伝子の特定を行い、将来的に褐変する速さの観点から果肉難褐変性品種を育成するための有用な育種親の探索を行う。