著者の所属・活動拠点の国は、アメリカ、ニュージーランドです。

掲載誌：Frontiers in Plant Science

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文掲載ページ

研究の目的

レンズ豆は、たんぱく質、食物繊維、微量栄養素を多く含む豆で、世界の食料事情や人々の健康に重要な作物です。レンズ豆には「難消化性でんぷん（レジスタントスターチ）」も含まれています。これは小腸で消化されずに大腸まで届き、腸内細菌によって発酵されるでんぷんで、食物繊維の一種として扱われます。著者らは、難消化性でんぷんが食後の血糖反応の改善、腸内細菌叢、炎症の低下と関連すると報告されていることを研究の背景として挙げています。

一方で、レンズ豆の品種や系統によって難消化性でんぷんの量がなぜ違うのか、その遺伝的な仕組みはほとんど分かっていませんでした。そこで研究チームは、多様なレンズ豆で難消化性でんぷんと総でんぷんの量の違いを調べ、それに関わるゲノム上の領域と候補遺伝子を探しました。

何を調べたか

研究チームは、米国農務省の遺伝資源コレクションから選んだ192系統のレンズ豆と、比較用の5品種を、米国ワシントン州の2か所とニュージーランドの1か所、計3つの環境で栽培しました。収穫した種子について、難消化性でんぷん量、総でんぷん量、100粒あたりの重さ、区画あたりの種子収量を測定しました。

そのうえで、ゲノムワイド関連解析（GWAS）を行いました。これは、多くの系統のDNAの個人差にあたる部分（一塩基多型、SNP）と、測定した特徴の違いとの対応を全ゲノムで調べ、特徴に関わる可能性のある場所を探す方法です。解析には品質を確認した5,583個のSNPが使われました。さらに、関連が見つかった場所の周辺100キロ塩基の範囲にある遺伝子を候補として洗い出し、それらがどのような働きのグループに偏っているかを調べました。

主な結果

難消化性でんぷん量は、3つの環境を通じて最小7.3%から最大28%までの幅があり、系統や環境によって違いが見られました。環境ごとの平均値は15.7%から19.4%でした。著者らは、難消化性でんぷん量の遺伝率（違いのうち遺伝的な要因で説明される度合い）を0.632と推定し、中程度から高めとしています。これに対して、総でんぷん量の遺伝率は0.182と低い値でした。

関連解析では、難消化性でんぷん量について9か所、総でんぷん量について3か所、100粒重について20か所、区画あたりの種子収量について11か所の、統計的に有意な関連が見つかりました。個々の関連で説明できる違いの割合は2.9%から42.6%でした。難消化性でんぷんでは、3環境のデータをまとめた解析で、2番染色体上の1つのSNPが最も強い関連を示しました。このSNPで説明できる違いの割合は38.5%でした。

関連が見つかった場所の周辺からは、でんぷんの合成に関わる可溶性でんぷん合成酵素III（SS3）などが候補遺伝子として挙がりました。候補遺伝子全体には、酸化ストレスへの応答、解毒、でんぷんやアミロペクチンの合成、ATP合成などに関わる働きが多く含まれていました。

形質どうしの関係もあわせて調べられました。難消化性でんぷん量は、総でんぷん量や区画あたりの種子収量と正の相関を示し、100粒重とは負の相関を示しました。種皮の色との間では、オレンジやピンクの割合が高いほど難消化性でんぷん量が低く、茶色や黒の割合とは正の相関がありました。これらは同時に見られた関連であり、どちらか一方が他方の原因であることを示すものではありません。

研究が示す意味

この研究は、レンズ豆の種子にたまる難消化性でんぷんの量に、遺伝的な違いが一定の程度関わっていることを示しました。また、その違いに関係しうるゲノム上の場所と候補遺伝子を具体的に挙げています。著者らは、これらの成果が、栄養面の質を高めたレンズ豆品種を育てるための遺伝的な手がかりになるとしています。

原著論文の著者・所属：Hatice Sari（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Dorrie Main（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Yu Ma（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Yu Ma（Department of Horticulture and Crop Science, Ohio State University, Columbus, OH, United States）、Sean Finnie（School of Food Science, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Zhiwu Zhang（Department of Crop and Soil Sciences, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Sintayehu Daba（School of Food Science, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Sintayehu Daba（Washington State University, Northwestern Washington Research & Extension Center, Mount Vernon, WA, United States）、Ping Zheng（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Stephen Ficklin（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）、Adrian Russell（Plant Research (NZ) Ltd., Templeton, Irwell, New Zealand）、Briar Kinney（Plant Research (NZ) Ltd., Templeton, Irwell, New Zealand）、Rebecca J. McGee（Department of Horticulture, Washington State University, Pullman, WA, United States）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Hatice Sari, Dorrie Main, Yu Ma, et al. Genome-wide association mapping of resistant starch for improved nutritional traits in lentils. Frontiers in Plant Science 2026-10-01. DOI: 10.3389/fpls.2026.1937124. 原著ライセンス：CC BY.