オオムギ遺伝資源におけるβ-アミラーゼ活性の多型分析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11660004
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 武田 和義 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (90003516)
• 研究分担者: 金子 隆史 サッポロビール, 植物工学研究所, 研究員 ; 佐藤 和広 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (60215770)
• キーワード: オオムギ / 遺伝資源 / 品種変異 / β-アミラーゼ / 酵素多型

研究概要

オオムギのβ-アミラーゼの活性ならびに耐熱性はビールを醸造するうえで重要な特性である。予備調査の結果、β-アミラーゼの耐熱性にはA(高)、B(中)、C(低)の3型があり、更にB型は等電点電気泳動のパターンによって2型に分かれることが知られている。
本研究では大麦・野生植物資源研究センターが保有する約6,700のオオムギの栽培品種を供試して耐熱性の品種変異を評価し、(1)大部分がA、B、Cの3型に分かれること、(2)A、B、C型は明らかな地理的分布を示し、B型が中近東の起源中心に分布し、A型は東アジア、C型はヨーロッパからエチオピアに偏在すること、(3)A、B、Cの中間ならびにA型よりも耐熱性が強い系統やC型よりも弱い系統も少数存在すること、(4)β-アミラーゼの活性を完全に欠く変異体がチベットとネパールの2カ所に存在すること、(5)等電点電気泳動のパターンに関して、B型の中にはすでに知られているBIとBII型の他に新たなBIII型とBIV型が1系統ずつ見出された。また、系統発生的にBII型が祖先型であり、BI型は北欧で起源して南と東に分布を拡げたとみられることが明らかになった。
これらの事実はオオムギの起源と地理的分布について重要な知見であり、また、耐熱性の育種に貴重な遺伝資源を見出したものである。特にβ-アミラーゼ欠失型の変異体は醸造原料として全く新しい素材を提供するものである。またA型を越える高度耐熱性系統(スーパーA)はビール醸造効率を著しく高めることが期待され、ビール醸造業界でも注目している。
次に、いずれもB型に属するSteptoe×Morex(S/M)とHarrington×TR306(H/T)の倍加半数体各150系統と親品種を用いて耐熱性のQTL解析を行った。H/Tでは有意なQTLが見出されなかったが、S/Mでは2Hと4H染色体上に有意なQTLが見出された。2H上のQTLは作用価が小さかったが、4H上のQTLは作用価が大きく、これはBmyl上のアイソザイムBI型とBII型を分ける複対立遺伝子とみられた。

研究成果

• [文献書誌] Kaneko,T.,Kihara,M.and Ito,K.: "Genetic analysis of beta-amylase thermostability to develop a DNA maker for malt fermentability improvement of barley, Hordeum vulgare L."Plant Breeding. 119. 197-201 (2000)
• [文献書誌] Kaneko,T.,Kihara,M.Ito,K.and Takeda,K.: "Moleclar and chemical analysis of beta-amylase-less mutant in Tibet"Plant Breeding. 119. 338-387 (2001)
• [文献書誌] Kaneko,T.,Zhang,W.S.,Ito,K.and Takeda.K.: "Worldwide distribution of beta-amylase thermostability in barley"Euphytica. 4(in press). (2001)
• [文献書誌] Kaneko,T.,Zhang,W.S.Takahashi,H.,Ito,K.and Takeda,K.: "QTL mapping of enzyme activity and thermostability of beta-amylase in barley (Hordeum vulgare L.)"Breeding Science. 4(in press). (2001)