バイオテクノロジーによる遺伝資源の改良と食品製造

• 研究課題/領域番号: 04045043
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 大学協力
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 足立 泰二 (1994) 宮崎大学, 農学部, 教授 (50040861); 三浦 道雄 (1992-1993) 宮崎大学, 農学部, 教授 (50040837)
• 研究分担者: ルーター ズラータ リュブリアナ大学, 生物工学部, 助手 ; ボハネック ボルート リュブリアナ大学, 生物工学部, 講師 ; ヤヴォルニク イヴァン リュブリアナ大学, 生物工学部, 教授 ; クレフト フランカ リュブリアナ大学, 生物工学部, 教授 ; 明石 良 宮崎大学, 農学部, 助手 (20253809) ; 高木 浩 宮崎大学, 農学部, 教授 (90094078) ; 水光 正仁 宮崎大学, 農学部, 助教授 (00128357) ; 貴島 祐治 宮崎大学, 農学部, 助手 (60192556) ; 薮谷 勤 宮崎大学, 農学部, 助教授 (70112414) ; 西山 和夫 宮崎大学, 農学部, 助教授 (40164610) ; LUTHER Zulata Assit.Prof. ; JAVORNIK Branka Do ; KREFT Ivan Prof.Ljybljana University, ; ボルート ボハネッツ リュブリアナ大学, 生物工学部, 講師 ; ズラータ ルーター リュブリアナ大学, 生物工学部, 助手 ; ブランカ ヤヴォルニク リュブリアナ大学, 生物工学部, 教授 ; イヴァン クレフト リュブリアナ大学, 生物工学部, 教授 ; 足立 泰二 宮崎大学, 農学部, 教授 (50040861)
• 研究期間 (年度): 1992 – 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円); 1994年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1993年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 1992年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 植物バイオテクノロジー / 遺伝資源 / 食品製造 / 遺伝分析 / 品質育種 / 種子貯蔵蛋白 / アグロバタデリウム / アグロバクテリウム

研究概要

本国際共同研究は、1980年当研究代表者である足立が当時ユ-ゴスラビアを構成するスロベニア州都リュグリアナ市において、国際シンポジウムに参加し、その後ソバの遺伝研究を国際共同研究として発展させた。リュブリアナ大学のクレフト教授、ヤヴォルニク教授はその時以来の共同研究者であり、1987年には、宮崎大学農学部とリュブリアナ大学生物工学部と、次いで1992年には、宮崎大学とリュブリアナ大学との大学間姉妹締結へと発展した。
姉妹大学の協定の本学術研究が開始されることになったのであるが、両国のおかれた農業、そして食文化の違いがあるにもかかわらず作物あるいは食材としての共通性も存在することに両者は共感し、本研究のテーマである、ソバを中心とした植物の遺伝資源と食品の製造行程の改善ないしは開発をバイオテクノロジー的視点に立って考察しようとしたものであった。
まず、植物資源としての改善策としては、これまでに日本、スロベニア双方の研究グループが集めているソバの種子貯蔵蛋白質の多様性に着目し、ダッタン種(自殖性)、宿根性のシャクチリソバ(他殖性)およびフツウソバ(他殖性)の可溶性蛋白質を電気泳動法によって分別した。前者が異なった分子種の多様性はあるものの、固体集団としては遺伝的に均一であったのに対し、後二者は他殖性であることから、当然ながらバンドパターンの固体変異が多様で、固体間の各バンドの遺伝分析を開始することになった。とくにフツウソバのばあい、本代表者等は宮崎在来の二倍体ソバからコルヒチンを用いて作出した同質四倍体、ミヤザキオオツグの自殖系統も保持しているので、これらを有効に活用することも本研究の副次的目的であった。さらにソバのアレルゲン蛋白の探索をも意図された。これまでのところ、両国の研究グループとも、遺伝分析はF_2及びF_3集団まで至り、最終的取りまとめ段階ではあるが、新知見を見出すまでには至っていない。しかし、主要な蛋白質のバンド、つまり、3万および4万ダルトンの分子量の可溶性蛋白分子種の消長についての遺伝解釈は可能となっており、アレルゲン蛋白との関係も今後解明が待たれる。
次いで、やはりソバの遺伝的改善を目途として、上記3主要種間に存在する育種障害をバイオテクノロジーによって展開しようとする試みは両グループによって精力的に取り組まれた。具体的にはダッパン種とフツウソバとのプロトプラストの融合によって、従来の有性生殖では不可能であった、体細胞雑種を作出した。現在までのところ融合産物はカルス増殖の段階に停まっているので完全植物を得るまでには至っていない。しかし、カルス細胞からDNAを抽出し、両親種と比較したところ、両種の遺伝的特性を有するものもあり、さらに再分化させることに努力しなければならない。
その他の資源作物としては、キャベツ、オオムギ、コムギ、タマネギ、についても展開した。
また、食品製造の問題としては、まず、食材としてのプロテインインヒビターの遺伝解析、アミノ酸構成の比較と改善についての情報交換ないしは、共同討議を行い今後の展開への期待を確認するとともに遺伝子操作法の検討がなされた。さらに、食品中の炭水化物が脂肪代謝にとって大変重要であることから、アミロースとアミロペクチンからなるデンプン質の問題も取り上げ、穀類やソバの高アミロース品種が、アミロースとの特別な構成をなしていることによるものであることを明らかにした。とくにデンプンの酵素的分解率を減少させること等も明らかになった。
これら3年間に両グループでなされた研究成果は、最初年度1994年12月スロベニア共和国のリゾート地、ログラで開催した国際コロキウム "農業への植物バイオテクノロジーのインパクト"となり、多大の成果が報告された。また、その会議録はProceedings of the International Colloquium on Impact of Plant Biotechnology on Agricutureとして出版された。

研究成果

• [文献書誌] AKASHI,R.A. HASHIMOTO & T.ADACHI: "Plant regeneration from seed-derived embryogenic callus and cell suspension culture of bahia grass" Plant Science. 90. 73-80 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] AKASHI,R.,& T.ADACHI ion Cultures of bahia: "Morphological variations and RAPD markers of regenerants derived from cell suspension Cultures of bahiagrass" Proc.the 7th Int'1 Congress of SABRAO. II. 415-425 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] ADACHI,T: "Recent advances in overcoming breeding barriers in crops - focused on buckwheat research in Miyazaki" Proc.Int'l Colloquium on Impact of Plant Biotechnology on Agriculture. 1. 1-8 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] GUAN,L.M. and T.ADACHI: "Ultrastractural changes of the mature embryo sac in buckwheat as a result of high temperature exposure" Cytologia. 59. 237-248 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] CHEN,L.Z. and T.ADACHI: "Plant regeneration via somatic embryogenesis from cotyledon protoplasts of tomato(Lycopersicon esculentum Mill.)" Breed Science. 44. 257-262 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] LACHMANN,S. Y.KISHIMA and T.ADACHI: "Protoplast fusion in buckwheat:preliminary results on somatic hybridization" Fagopyrum. 14. 7-12 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.NISHIYAMA,S.LACHMANN,T.NAKAMURA T.ADACHI,M.MIURA: "Buckwheat endosperm proteins as genetic markers" Proc.of IPBA,Rogla. 153-159 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Nishiyama,Paul Collodi,Le Sun,David Barnes: "Leukemia inhibitory factor and related peptides regulate glial fibrillary acidic protein in serum free mouse embryo(SFME) cells" Animal Cell Technology:Basic & Applied Aspects. 6. 305-309 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yabuya,T.,M.Nakamura and A.Yamasaki: "P-coumaroyl glycosides of cyanidin and peonidin in the flowers of Japanese garden iris,Iris ensata Thunb." Euphytica. 74. 47-50 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yabuya,T.,M.Nakamura and T.Iwashina: "Flower color variations due to copigments in Japanese garden iris,Iris ensata Thunb." Proc.of IPBA,Rogla,December,5-7. 239-250 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] MOHIDEEN,J.S.,B.HOSSAIN,M.TAMAI,Y.NAGATOMO & H.Takaki: "Effect of zinc defficiency on the concentration of free tryptophan at different growth stages in higher plants" Bulletin of the Fac.Agric.,Miyazaki University. 41. 1-9 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] HOSSAIN,B.,K.Sugita,Y.SAEKI,Y.NAGATOMO,M.TAMAI & H.TAKAKI: "Accumulation of indole carboxylic acid in dwarf rice Tanginbouzu" Proc.of the Int'l Colloquium on Impact of Plant Biotechnology on Agriculture. 223-238 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoichi Sakakibara: "Purification and Characterization of Two Molecular Forms of Bovine Complement Factor H" Animal Cell Technology:Basic & Applied Aspects. 6. 581-588 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoichi Sakakibara: "Identification and Characterization of a Major Bovine Serum Tyrosine-O-Sulfate-Binding Protein as Complement Factor H" Cytotechnology. 14. 97-107 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masahito Suiko: "Sulfation of L-tyrosine in higher plants and mammalian animals" Proc.of IPBA,Rogla,Dec.5-7. 211-222 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoichi Sakakibara: "De Novo Sulfation of L-Tyrosine in HepG2 Human Hepatoma Cells and Its Possible Functional Implication" Eur.J.Biochem.226. 293-301 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoichi Sakakibara: "Sulfation of L-Tyrosine in Mammalian Cells:A Comparative Study" Biochem.J.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Adachi, T.: "Recent advances in overcoming breeding barriers in crops --focussed on buckwheat research in Miyazaki" Proc.Int'1 Colloquium on Impact of plant Biotechnology on Agriculture. 1. 1-8 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Akashi, R.and T.Adachi: "Plant regeneration from seedderived embryogenic callus and cell suspension culture of bahiagrass" Plant Science. 90. 73-80 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Guan, L.M.and T.Adachi: "Ultrastractural changes of the mature embryo sac in buckwheat as a result of high temperature exposure" Cytologia. 59. 237-248 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.NISHIYAMA,S.LACHMANN,T.NAKAMURA,T.ADACHI,M.MIURA: "Buckwheat endosperm proteins as genetic markers" Proc.of IPBA,Rogla. 153-159 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.NISHIYAMA,P.COLLODI,L.SUN,D.BARNES: "Leukemia inhibitory factor and related peptides regulate glial fibrillary acidic protein in serum free mouse embryo (SFME) cells" Animal Cell Technology : Basic & Applied Aspects. 6. 305-309 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yabuya, T., Nakamura and A.Yamasaki: "P-coumaroyl glycosides of cyanidin and peonidin in the flowers of Japanese garden iris, Iris ensata Thunb." Euphytica. 74. 47-50 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J.S.Mohideen, B.Hossain, M.Tamai, Y.Nagatomo, H.Takaki: "Effect of Zinc Deficiency on the Concentration of Free Tryptophan at Different Growth Stages in Higher Plant" Bulletin of the Faculty of Agriculture, Miyazaki University. 41. 1-9 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] B.Hossain, K.Sugita, Y.Saeki, Y.Nagatomo, H.Takaki: "Accumulation of Indole Carboxylic Acid in Dwarf Rice TANGINBOZU" Proceedings of the International Colloquim on Impact of Plant Biotechnology. 223-238 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Yabuya: Asakura publishing company, LTD.(in press). Experimental methods of plant genetics and breeding, (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 杉田浩一,山内清,大橋登美男,水光正仁,三浦道雄: "切り干し大根チップエキスのソ-セージへの応用:無亜硝酸塩漬系における塩漬剤源" 日本食品工業学会誌. 40. 339-347 (1993)
• [文献書誌] 外山大介,川原一仁,山下實,西山和夫,水光正仁,三浦道雄: "ソバを麹として用いた味噌の製造" 日本食品工業学会誌. 40. 713-719 (1993)
• [文献書誌] Akashi,R.,A.Hashimoto and T.Adachi: "Plant regeneration from seed-derived embryogenic callus and cell suspension cultures of bahiagrass(P.notatum)" Plant Science. 90. 73-80 (1993)
• [文献書誌] 外山大介,川原一仁,山下實,西山和夫,水光正仁,三浦道雄: "ソバを麹として用いた味噌の製造" 日本食品工業学会誌. 40. 713-719 (1993)
• [文献書誌] Kazuo Nishiyama,Paui Collodi and David Barnes: "Regulation of glial fibrillary acidic protein in serum-free mouse embryo(SFME)cells by leukemia inhibitory factor and related peptides" Neuroscience Letters. 163. 114-116 (1993)
• [文献書誌] Kazuo Nishiyama,Paul Collodi,Le Sun and David Barnes: "Leukemia inhibitory factor and related peptides regulate glial fibrillary acidic protein in serum-free mouse embryo(SFME)cells" ANIMAL CELL TECHNOLOGY:BASIC AND APPLIED ASPECTS. (in press). (1994)
• [文献書誌] Masahito Suiko and Ming-Cheh Liu: "Identification of a Putative Tyrosine-O-Sulfate(TyrS)Receptor Functioning for the Biosynthetic Transport of Tyrosine-Sulfated Proteins in Madin-Darby Canine Kidney Cells." Biochem.J.294. 407-417 ((1993))
• [文献書誌] P.H.Prasantha Fernando and Masahito Suiko: "Isolation and Characterization of a Novel Microsomal Membrane-bound Phenol Sulfotransferase from Bovine Liver." Biochem.International. 30(3). 433-441 ((1993))
• [文献書誌] P.H.Prasantha Fernando and Masahito Suiko: "Preparation of 3'-Phosphoadenosine 5'-phospho[^<35>S]sulfate using ATP Sulfurylase and APS Kinase from Bacillus stearothermophilus:Enzymatic Synthesis and Purification." Biosci.Biotech.Biochem.57(11). 1974-1975 ((1993))
• [文献書誌] 水光正仁: "組み換えタンパク質の活性発現とチロシン硫酸化" バイオサイエンスとインダストリー. 51. 36-38 (1993)
• [文献書誌] Yabuya,T.,Y.Aiko and T.Adachi: "Factors affecting the velvety outer perianths of Japanese garden iris(Iris ensata Thunb.)" Cytologia. 58. 47-51 (1993)
• [文献書誌] Shaik Mohideen,J.,Hossain,B.,Yoshitaka,Nagatomo,Makoto,Tamai and Hiroshi Takaki: "Zinc Nutrition and Free Tryptophan" Soil Science and Plant Nutrition. (予定).
• [文献書誌] 杉田浩一,西山和夫,大橋登美男,三浦道雄: "切り干の大根チップエキスの組成" 日本食品工業学会誌. 39. 429-431 (1992)
• [文献書誌] 杉田浩一,山内清,大橋登美男,水光正仁,三浦道雄: "切り干の大根チップエススのソーセージへの利用;無亜硝酸塩塩漬系における塩漬剤源" 日本食品工業学会誌.
• [文献書誌] Kazuo Nishiyama: "Comparison of activities of mammalian viral promoters directing gene expression in vitro in zebrafish and other fish cell lines" Molecular Marine Biology Biotechnology. 1. 426-431 (1992)
• [文献書誌] 西山和夫: "ソバを麹として用いた味噌の製造" 日本食品工業会誌.
• [文献書誌] Yabuya,T., H.Kikugawa, I.Aiko, and T.Adachi: "Cytological studies of hybrids between aneuploid and eu-diploid Japanese garden iris (Iris ensata Thunb.)" Cytologia. 57. 253-257 (1992)
• [文献書誌] Yabuya,T., H.Kikugawa, I.Aiko, and T.Adachi: "Factors affecting the velvety outer perianths of Japanese garden iris (Iris ensata Thunb.)" Cytologia. 58. (1993)
• [文献書誌] Domingo,A.L., Y.Nagatomo, M.Tamai and H.Takaki: "Free-tryptophan and indo leacetic acid in zinc-deficient radish shyots" Soil Science and Plant Nutrition Journal. 38(2). 261-267 (1992)
• [文献書誌] Masahito Suiko: "Post-translational Modification of Protein by Tyrosine Sulfation: Active Sulfate PAPS is the Essential Substrate for this Modification" Nucleic Acids Symposium Series. 27. 171-172 (1992)
• [文献書誌] Masahito Suiko: "Quantitation of Tyrosine-O-sulfate in Human Urine by Ion-Pair Reverse-Phase High-Performance Liquid Chromatography" Bulletin of Eaculty of Agriculture, Mayazaki University. 39. 141-146 (1992)
• [文献書誌] 藪谷 勤: "図解 花のバイオ技術 (新美芳二編)" 誠文堂新光社, 174 (1992)
• [文献書誌] Masahiko Suiko: "The Post-translational Modification of Protein" Syozo Tuboi et al., 281 (1992)