加工適性の高い木材を産生し、かつ潜在的な高成長性を秘めた赤材桑の研究

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02250
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 梶田 真也 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40323753)
• 研究分担者: 船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734) ; 横山 岳 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (20210635) ; 奥泉 久人 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 遺伝資源研究センター, 主席研究員 (20370645) ; 光田 展隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80450667) ; 池田 努 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90334036)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: リグニン / クワ / 変異体

研究実績の概要

本研究では、シンナミルアルコールデヒドロゲナーゼ（CAD）遺伝子を欠損したクワの野生株である赤材桑を材料に、赤材桑が作る赤い木材の性質やCAD遺伝子の欠損が個体の形態および生理へ与える影響、更に赤材桑の葉を飼料とした場合のカイコの成長等に関する研究を実施した。
赤材桑の木材と代表的な四つのクワ品種の木材をアルカリ蒸解および酵素糖化により比較した。その結果、赤材桑の木材は特定の条件下で顕著に高いパルプ収率および高い酵素糖化性を示した。また、アルカリ蒸解後に得られたパルプ中に残存するリグニン量も、赤材桑で有意に低い値が得られた。これらのことから、赤材桑の木材に含まれるリグニンは、塩基性条件下で高い脱離性を有することが明らかとなった。
大正十五年に発表された佐久良会雑誌の報文には、赤材桑がはじめて発見された奥尻島では、当時、赤材桑の葉を養蚕の飼料に使っていたとの記録が残されている。また、赤材桑の葉をカイコに与えると、同島に生育する従来株の葉と比べてカイコの生育が良くなり、また繭の品質も良くなるとの記述も見られる。CAD遺伝子の欠損は、カイコの生育に影響を与える葉中のクロロゲン酸やケルセチンの含有量に影響を与える可能性がある。先の佐久良会雑誌に記載された内容を確認するため、赤材桑と実用品種である「しんいちのせ」の葉を用いてカイコの飼育試験を実施した。その結果、赤材桑または「しんいちのせ」の葉を給餌したところ、カイコの体重や繭の重量は明らかに後者を与えた場合の方が重かった。赤材桑が発見された経緯から考えて、両桑品種には系統的に強い関係がないと推察できるため、この結果から直ちにCAD遺伝子の欠損が葉の飼料性に負の影響を与えることを直ちに結論することはできないため、今後の継続的な検討が必要であろう。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Improved chemical pulping and saccharification of a natural mulberry mutant deficient in cinnamyl alcohol dehydrogenase (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Tsutomu、Takata Naoki、Sakamoto Shingo、Hu Shi、Nuoendagula、Hishiyama Shojiro、Mitsuda Nobutaka、Boerjan Wout、Ralph John、Kajita Shinya
  • 雑誌名: Holzforschung 巻: 75 ページ: 968～977
  • DOI: 10.1515/hf-2021-0015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 特異な材色を呈するクワの自然突然変異体「赤材桑」の飼料効率に関する検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 持田裕司、岸雅嵩、小堀航平、武生魁世、近藤将人、胡石、野村義宏、新保博、梶田真也
  • 雑誌名: 蚕糸・昆虫バイオテック 巻: 90 ページ: 91～98
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 赤材桑のアルカリ蒸解廃液から回収されたリグニンの化学特性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 池田努、梶田真也
  • 学会等名: 第71回日本木材学会大会
• [学会発表] CAD遺伝子を欠損したクワの自然突然変異体から得られる木材と葉の潜在的な利用価値 (2021)
  • 著者名/発表者名: 梶田真也
  • 学会等名: 第66回リグニン討論会