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明細書 :小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を低下させる方法

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5288534号 (P5288534)
公開番号 特開2009-171865 (P2009-171865A)
登録日 平成25年6月14日(2013.6.14)
発行日 平成25年9月11日(2013.9.11)
公開日 平成21年8月6日(2009.8.6)
発明の名称または考案の名称 小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を低下させる方法
国際特許分類 A01H   1/00        (2006.01)
FI A01H 1/00 A
請求項の数または発明の数 4
全頁数 8
出願番号 特願2008-011374 (P2008-011374)
出願日 平成20年1月22日(2008.1.22)
審査請求日 平成22年11月15日(2010.11.15)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】501203344
【氏名又は名称】独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
発明者または考案者 【氏名】谷中 美貴子
【氏名】池田 達哉
【氏名】高田 兼則
個別代理人の代理人 【識別番号】100086221、【弁理士】、【氏名又は名称】矢野 裕也
審査官 【審査官】上條 肇
参考文献・文献 農業資源研究所年報,1996年,No.5(1993-1994),p.69-77
育種学雑誌,1994年,Vol.44, 別冊1,p.256
調査した分野 A01H 1/00 - 1/08
JSTPlus/JMEDPlus(JDreamIII)
特許請求の範囲 【請求項1】
オオムギ近縁野生種の5H染色体を小麦に導入することにより、小麦の穀粒硬度及び/又は小麦粉の粒径を低下させる方法。
【請求項2】
オオムギ近縁野生種がHordeum chilenseである、請求項1記載の方法。
【請求項3】
オオムギ野生種、及びオオムギ近縁野生種、から選ばれたオオムギ属植物に由来する5H染色体を小麦に導入することにより、小麦の穀粒硬度及び/又は小麦粉の粒径を制御する方法。
【請求項4】
オオムギ野生種がHordeum vulgare ssp. spontaneumであり、オオムギ近縁野生種がHordeum chilenseである、請求項3記載の方法。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、オオムギ属5H染色体を小麦に導入することにより、小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を低下させる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
小麦穀粒の硬さは、製粉後の小麦粉の粒径や澱粉の損傷程度、生地物性などに影響し、最終的な製品である菓子やうどん、パンなどの加工適性に影響する。小麦は、穀粒の硬さにより穀粒の硬い「硬質」と穀粒の軟らかい「軟質」に大別され、製粉すると硬質小麦では粒径の粗い小麦粉に、軟質小麦では粒径の細かい小麦粉になる。
【0003】
小麦穀粒の硬さは遺伝的要因及び環境的要因に影響される。小麦穀粒の硬さに関与する遺伝子としては、小麦の5D染色体の短腕にあるピュロインドリン遺伝子(Pina-D1, Pinb-D1)が知られており、軟質小麦では野生型、硬質小麦では変異型である(例えば、非特許文献1参照)。ピュロインドリン遺伝子の変異については多くの報告があり、一部の変異型についてはその判別方法も開発されている(例えば、非特許文献2及び3参照)。
【0004】

【非特許文献1】Morris CF, Plant Molecular Biology, 2002, 48: 633-647
【非特許文献2】Giroux MJ and Morris CF, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1998, 95: 6262-6266
【非特許文献3】Tranquilli G et al., Molecular and General Genetics, 1999, 262: 846-850
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のとおり、小麦穀粒は、ピュロインドリン遺伝子型が変異型であれば硬質小麦、ピュロインドリン遺伝子型が野生型であれば軟質小麦であると推測できるが、硬質小麦や軟質小麦の中で穀粒の硬さを制御する方法は知られていなかった。
そこで、本発明では、小麦の加工用途に応じて穀粒の硬さ及び小麦粉の粒径を制御する方法を開発することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
小麦穀粒の硬さに関与するピュロインドリン遺伝子は、小麦の5D染色体の短腕にある。一方、オオムギ属(Hordeum属)の5H染色体は小麦の第5群染色体の相同染色体にあたり、ピュロインドリン遺伝子と相同性の高いホルドインドリン遺伝子が存在することが知られている。
【0007】
しかし、オオムギのホルドインドリン遺伝子の変異が大麦穀粒の硬さに影響するかどうかは、これまで明らかにされていない。また、オオムギ属の染色体を小麦に導入した系統については、穀粒及び小麦粉の特性を調べた報告は少ない。
【0008】
そこで、本発明者らは、オオムギ属5H染色体を小麦に導入することにより小麦穀粒及び小麦粉に与える影響について鋭意検討を重ねた結果、驚くべきことに、オオムギ属5H染色体を導入した小麦では穀粒硬度が低下し、小麦粉の粒径が細かくなることを見出し、本願発明を完成させたのである。
【0009】
すなわち、請求項1に係る本発明は、オオムギ近縁野生種の5H染色体を小麦に導入することにより、小麦の穀粒硬度及び/又は小麦粉の粒径を低下させる方法である。
請求項2に係る本発明は、オオムギ近縁野生種がHordeum chilenseである、請求項1記載の方法である。
請求項3に係る本発明は、オオムギ野生種、及びオオムギ近縁野生種、から選ばれたオオムギ属植物に由来する5H染色体を小麦に導入することにより、小麦の穀粒硬度及び/又は小麦粉の粒径を制御する方法である。
請求項4に係る本発明は、オオムギ野生種がHordeum vulgare ssp. spontaneumであり、オオムギ近縁野生種がHordeum chilenseである、請求項3記載の方法である。


【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、小麦へのオオムギ属5H染色体の導入により小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を低下させることができ、導入する染色体の由来を変えることにより穀粒の硬さ及び小麦粉の粒径を制御することができる。小麦の穀粒硬度と小麦粉の粒径を制御することで、損傷澱粉含量などを制御することが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる小麦は、6倍体の小麦であり、いわゆるパン小麦(普通系小麦)(Triticum aestivum)やクラブ小麦(T. compactum)、スペルタ小麦(T. spelta)などがこの中に含まれる。
また、普通系小麦の中では、硬質小麦、軟質小麦の別を問わずいずれの品種も使用できる。例えば、Chinese spring、新中長、ホクシン、きたもえ、きたほなみ、春よ恋、ハルユタカ、キタノカオリ、タクネコムギ、ホロシリコムギ、タイセツコムギ、キタカミコムギ、ネバリゴシ、ナンブコムギ、コユキコムギ、ゆきちから、シラネコムギ、ハルイブキ、アブクマワセ、アオバコムギ、きぬあずま、農林61号、きぬの波、イワイノダイチ、タマイズミ、つるぴかり、ダブル8号、春のかがやき、あやひかり、ハナマンテン、農林26号、バンドウワセ、ユメセイキ、しゅんよう、フウセツ、ユメアサヒ、キヌヒメ、ニシノカオリ、シロガネコムギ、ふくさやか、きぬいろは、シラサギコムギ、ミナミノカオリ、チクゴイズミ、さぬきの夢2000、ニシホナミ、ふくほのか等といった品種が挙げられる。
【0012】
本発明において、オオムギ属5H染色体とは、オオムギ属に属する植物が持つ5H染色体(第7染色体)を指す。
オオムギ属植物としては、例えば二条(Hordeum vulgare ssp. vulgareH. vulgare))及び六条(H. vulgare ssp. distichon(H. distichon))の皮麦(ビール麦)や裸麦などのオオムギ栽培種(Hordeum vulgare)、H. vulgare ssp. spontaneumH. spontaneum)、H. vulgare ssp. agriocrithon(H. agriocrithon)などの野生オオムギ、H. bulbosumH. chilenseなどのオオムギ近縁野生種、ホソムギクサ(H. brachyantherum), ヒメムギクサ(H. hystrix),ホソノゲムギ(H. jubatum),ハマムギクサ(H. marinum), ムギクサ(H. murinum),ミナトムギクサ(H. pusillum)などが挙げられる。
【0013】
本発明においては、前記オオムギ属5H染色体を前記小麦に導入してオオムギ属染色体導入系統を作出しても良いが、既存のオオムギ属染色体導入系統を利用することもできる。
オオムギ属染色体導入系統の作出は、ISLAM, A.K. et al. 1981 Isolation and characterization of euplasmic what-barley chromosome addition lines. Heredity 46: 161-174; TAKETA, S. et al. 2001 Production and characterization of a complete set of wheat-wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) chromosome addition lines. Breed. Sci. 51: 199-206等に記載された常法により行うことができる。
【0014】
まず、オオムギ属植物と小麦を交配して雑種第1代(F)を得る。Fの染色体にはオオムギ属染色体が含まれるので、Fについて、小麦親の花粉を用いた戻し交雑BC1F1を作出するか、コルヒチン処理などの染色体倍加による複二倍体を作出した後に小麦親の花粉を用いた戻し交雑BC1F1を作出する。これら戻し交雑植物を自殖することによりオオムギ染色体の不均等分配が起り、オオムギ属染色体を1対ずつ持つオオムギ属染色体導入小麦系統を作出することができる。
このとき、導入系統の染色体構成は、C-バンド法(Giraldetz, R. et al. 1979 Comparison of C-banding pattern in the chromosomes of inbred lines and openpollinated varieties of rye. Z. Pflanzenzuchtg 83: 40-48)やゲノミック in situ ハイブリダイゼーション法(Taketa, S. et al. 1997 Expression of dominant marker genes of barley in wheat-barley hybrids. Genes and Genet. Syst. 72: 101-106)等により同定することができる。
【0015】
新しい小麦親での5H染色体導入系統を作出する場合には、既存のオオムギ属5H染色体導入系統を利用できる。
具体的には、まず、既存のオオムギ属5H染色体導入系統と新しい小麦品種を交配して雑種第1代(F)を得る。Fの染色体にはオオムギ属染色体1本が含まれるので、Fを自家受粉し、オオムギ属5H染色体1対を持つ系統を上記の方法等により同定し、作出することができる。
【0016】
なお、既存のオオムギ属5H染色体導入系統であるH. vulgare cv. Betzesの5H染色体をChinese Springに導入した小麦系統(ISLAM, A.K. et al. 1981 Isolation and characterization of euplasmic what-barley chromosome addition lines. Heredity 46: 161-174参照)はナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)KOMUGI(http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/top/top.jsp)から誰でも入手可能である。
また、H. chilenseの5H染色体をChinese Springに導入した小麦系統(Miller T.E. et al. 1982 The addition of Hordeum chilense chromosomes to wheat. In: Broertjes C (ed) Proc Int Symp Eucarpia Induced Variability Plant Breed. Pudoc, Wageningen, pp 79-81参照)は、NBRPKOMUGIから誰でも入手可能である。
【0017】
上記のようにして得られたオオムギ属5H染色体導入系統は、親小麦と比べて穀粒硬度及び小麦粉の粒径が低下している。また、用いるオオムギ属の種類によって、小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を低下させる度合いが異なる。したがって、オオムギ属5H染色体の由来を変えることにより、本発明において小麦穀粒硬度及び小麦粉粒径を低下させる度合いを制御することが可能である。
なお、小麦の穀粒硬度の確認は、単一穀粒評価システム(Single Kernel Characterization System:SKCS)などの測定機器を用いて容易に行うことができる。
本発明において小麦を小麦粉に加工する方法は、通常の製粉方法を採用することができ、水分量12.5%(w/w)以下の小麦粒を、製粉前に水分量14.5~16%(w/w)になるよう、加水して調整するのが好ましい。
小麦粉の粒径の確認は、レーザー回折式粒度分布測定装置などの測定機器を用いて容易に行うことができる。
【0018】
上記の小麦系統は、導入したオオムギ属5H染色体を自殖により維持することができる。したがって、本発明により穀粒硬度及び小麦粉粒径を低下させた小麦は、小麦加工食品の製造だけでなく、他品種の小麦と掛け合わせることで、より優れた形質を備えた小麦の育種にも活用可能である。
【実施例】
【0019】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0020】
実施例1
小麦にオオムギ属染色体を添加した小麦系統及び小麦親の穀粒硬度及び小麦粉粒径を測定した。
小麦(品種名:Chinese spring)にオオムギ栽培種H. vulgareの染色体を1対ずつ添加した小麦系統は、ISLAM, A.K. et al. 1981 Isolation and characterization of euplasmic what-barley chromosome addition lines. Heredity 46: 161-174で報告されているものである。
小麦(品種名:新中長)にオオムギ野生種H. spontaneumの染色体を1対ずつ添加した小麦系統は、TAKETA, S. et al. 2001 Production and characterization of a complete set of wheat-wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) chromosome addition lines. Breed. Sci. 51: 199-206で報告されているものである。
小麦(品種名:Chinese spring)にオオムギ近縁野生種H. chilenseの染色体を1対ずつ添加した小麦系統は、Miller T.E. et al. 1982 The addition of Hordeum chilense chromosomes to wheat. In: Broertjes C (ed) Proc Int Symp Eucarpia Induced Variability Plant Breed. Pudoc, Wageningen, pp 79-81で報告されているものである。
これらのオオムギ属染色体導入系統は、上記論文の著者である香川大学農学部の武田真氏から分譲されたものである。なお、これらの系統は、ナショナルバイオリソースプロジェクトKOMUGI(http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/top/top.jsp)からも入手可能である。
【0021】
上記のオオムギ染色体導入系統とその親小麦を圃場で栽培し、収穫後、乾燥・調製を行った水分含量15%以下の小麦粒について、単一穀粒評価システム(SKCS4100、Perten社製)を用いて穀粒硬度を測定した。また、乾燥・調製後、数ヶ月低温(約8℃)で保存した小麦を、水分14.5%に調質し、ブラベンダーJr.試験用製粉機(Brabender Quadrumat Jr. Laboratory mill、Brabender社製)を用いて製粉し、7XXのふるいを通過して得られた小麦粉について、レーザー回折式乾式粒度分布測定装置(HEROS&RODOS、SYMPATEC社製)を用いて平均粒径を測定した。
なお、粒硬度の測定は2ヵ年複数個所で栽培した100粒のサンプルについて、小麦粉粒径の測定は1ヵ年のサンプルを複数回製粉して得た小麦粉について行い、平均値を求めた(図1-6参照)。
【0022】
図1に、Chinese spring-H. vulgare系統及びその小麦親の穀粒硬度を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度かやや高い硬度であったが、5H染色体を添加した系統では小麦親よりも硬度が5程度低くなった。
図2にChinese spring-H. vulgare系統及びその小麦親の小麦粉の平均粒径を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度かやや大きい粒径であったが、5H染色体を添加した系統では5μm程度低い粒径となった。なお、2H染色体導入系統の粒径は測定していない。
【0023】
図3に、新中長-H. spontaneum系統及びその小麦親の穀粒硬度を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度かやや高い硬度であったが、5H染色体を添加した系統では小麦親よりも硬度が10程度低くなった。
図4に、新中長-H. spontaneum系統及びその小麦親の小麦粉の平均粒径を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度かやや大きい粒径であったが、5H染色体を添加した系統では小麦親よりも10μm程度低い粒径となった。
【0024】
図5に、Chinese spring-H. chilense系統及びその小麦親の穀粒硬度を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度の硬度であったが、5H染色体を添加した系統では親系統よりも硬度が20程度低くなった。
図6に、Chinese spring-H. chilense系統及びその小麦親の小麦粉の平均粒径を示す。5H染色体以外の染色体を添加した系統では小麦親と同程度の粒径であったが、5H染色体を添加した系統では親系統よりも20μm程度低い粒径となった。
なお、1H及び3H染色体導入系統については測定していない。
【0025】
このように、オオムギ属(Hordeum属)に属するH. vulgare, H. spontaneum, H. chilenseのいずれにおいても、5H染色体の添加により小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径が低下したことから、オオムギ属の5H染色体の導入により、小麦穀粒が軟らかくなり、小麦粉の粒径が細かくなったと言える。
また、添加する染色体の由来が異なると小麦の穀粒硬度の低下程度、小麦粉の粒径の低下程度が異なったことから、由来の異なる5H染色体を導入することにより、穀粒の硬さ及び小麦粉の粒径を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明によれば、小麦の穀粒硬度及び小麦粉の粒径を制御することで損傷澱粉含量などを制御することが期待でき、その特性を生かした用途開発やブレンド等による加工適性の最適化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】小麦(Chinese spring)にオオムギ栽培種Hordeum vulgareの染色体を添加した小麦系統の穀粒硬度を示したものである。
【図2】小麦(Chinese spring)にオオムギ栽培種Hordeum vulgareの染色体を添加した小麦系統の小麦粉の平均粒径を示したものである。
【図3】小麦(新中長)にオオムギ栽培種Hordeum spontaneumの染色体を添加した小麦系統の穀粒硬度を示したものである。
【図4】小麦(新中長)にオオムギ栽培種Hordeum spontaneumの染色体を添加した小麦系統の小麦粉の平均粒径を示したものである。
【図5】小麦(Chinese spring)にオオムギ栽培種Hordeum chilenseの染色体を添加した小麦系統の穀粒硬度を示したものである。
【図6】小麦(Chinese spring)にオオムギ栽培種Hordeum chilenseの染色体を添加した小麦系統の小麦粉の平均粒径を示したものである。
図面
【図1】
0
【図2】
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【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
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