日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：Genetica

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

イネには、水田で育てる水稲のほかに、畑で雨水に頼って育てる陸稲（おかぼ）があります。陸稲は水稲より収量や食味で劣るとされる一方、干ばつへの強さなど、水稲の改良に役立つ性質を持つことが知られています。日本では灌漑の整備とともに栽培が減りましたが、遺伝資源としての価値は残っています。そこで、日本の在来陸稲の多様性をできるだけ少ない品種数で代表させた「コアコレクション」が作られています。

野生のイネから栽培イネが生まれる過程（栽培化）では、熟した種子が穂から落ちてしまう性質（脱粒性）が弱まり、籾の先にある針のような突起「芒（のぎ）」が短くなる方向へ選抜が進みました。ところが陸稲には、種子が落ちやすい品種や芒を持つ品種がよく見られ、その遺伝的な仕組みはあまり分かっていませんでした。研究チームは、このコアコレクションを使って脱粒性と芒の長さのばらつきを調べ、これらの性質に関わる既知の遺伝子の型を明らかにすることを目指しました。

何を、どのように調べたか

対象は、日本の在来陸稲コアコレクションの32品種です。この32品種は、茨城県の研究機関が多数の在来陸稲を評価した結果をもとに、もとの品種群がもつ11の形態的特徴の多様性の86%を保つように選ばれたものです。比較用に、日本晴・朝日・IR36・カサラスの栽培品種4品種を加え、神戸大学の水田で育てました。遺伝子の型を比べる基準として、ミャンマー由来の野生イネ1系統も用いました。

脱粒性は2022年に調べました。籾を穂の柄から引きはがすのに必要な力（引張強度）をデジタルフォースゲージで測り、グラム重（gf）で表しました。値が大きいほど種子が落ちにくいことを意味します。1株につき3本の穂で、各25粒を測りました。芒の長さは2023年に、穂が出そろう時期に穂の最上部の枝の先端から1〜5番目の籾で測りました。

あわせて、DNAマーカーを使って既知の遺伝子の型を調べました。脱粒性に関わるqSH1・sh4・qSH3、芒の長さに関わるAn-1・LABA1（An-2）・RAE2（An-3）の各遺伝子について、本来の働きを保つ型（機能型）か、栽培化の過程で働きを失った型（非機能型）かを判定しました。また、もち米かうるち米かを決めるWaxy遺伝子の型も調べました。

主な報告結果

陸稲32品種の引張強度は71.7〜131.9 gfと、品種によって大きく異なりました。比較品種では、日本晴が137.6 gf、朝日が67.5 gf、IR36が31.1 gf、カサラスが74.0 gfでした。最も落ちにくかった品種は、日本晴に近い値でした。

遺伝子を調べると、脱粒性に関わるsh4とqSH3は、32品種すべてが非機能型でした。一方、qSH1が非機能型だったのは6品種だけで、残る26品種は機能型でした。qSH1が非機能型の品種群は、機能型の品種群より種子が落ちにくく、その差は統計的に有意でした。研究チームは、陸稲での脱粒性のばらつきは主にqSH1で説明できると報告しています。ただし、qSH1が機能型の品種の間でも約42 gfの幅があり、ほかの未知の遺伝子も関わっている可能性があるとしています。

芒の長さも品種によって大きく異なりました。最上部の籾では、最も長い品種で52.5 mmに達した一方、4品種には芒がありませんでした。2〜5番目の籾でも同様の傾向が見られ、籾の位置どうしで芒の長さに明確な正の相関がありました。

芒に関わる3つの遺伝子では、品種によって型が異なりました。32品種のうち23品種（71.9%）は、3遺伝子とも同じ非機能型の組み合わせを持っていました。この組み合わせは、熱帯ジャポニカと呼ばれるイネのグループによく見られるものと似ていました。RAE2の非機能型のうち多くの品種が持つ型は、比較品種には見られないものでした。

芒が20 mmを超える長い品種は7品種ありました。このうち2品種は、野生イネと同じく3遺伝子とも機能型でした。ほかの4品種は、An-1だけが機能型、または他の遺伝子の一方が非機能型でも芒が長く、研究チームはAn-1の機能型が芒を伸ばすうえで優位に働いていると解釈しています。一方、3遺伝子とも非機能型なのに24.3 mmの芒を持つ品種や、長い芒の品種と同じ型なのに芒が1.2 mmしかない品種もあり、別の遺伝子の関与がうかがえました。

もち性については、Waxy遺伝子の型と、ヨウ素で染めて調べたもち・うるちの性質がよく対応しており、もち品種の割合が高いことも確かめられました。

この報告が示すこと

研究チームは、sh4とqSH3の非機能型がすべての品種で固定されていることから、これらの変異が陸稲で脱粒性がさらに弱まるための前提になっていると考えています。一方、日本の水稲で広く見られるqSH1の非機能型を持たない陸稲が多いことについては、伝統的な陸稲栽培では収穫方法などの違いから、選抜の強さが水稲と異なっていた可能性を挙げています。

芒の遺伝子型が熱帯ジャポニカに近いことについて、研究チームは、陸稲が水稲とは異なる経路で日本に伝わった可能性を示す手がかりだと述べています。長い芒が一部の品種に残っている理由としては、鳥や動物の食害を防ぐなど、畑での栽培に何らかの利点があった可能性を挙げていますが、これらはいずれも推測の段階です。研究チームは、日本の陸稲で芒が短くなった過程は一様ではなく、栽培化全体の流れと、地域ごとの栽培環境の求めとが釣り合った結果だったと考えています。

また、今回確かめたDNAマーカーは、この陸稲を水稲の品種改良に使う際に、望ましくない遺伝子の組み合わせを避けるのに役立つとしています。限界として、品種数が少なかったため、ゲノム全体を対象にした関連解析は行えなかったことを挙げています。

原著論文の著者・所属：Kano Mikumo（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan）、Kosuke Yabu（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan）、Satoshi Kataoka（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan）、Koji Numaguchi（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan）、Takashige Ishii（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan）、Katsunori Okano（Plant Biotechnology Institute, Ibaraki Agricultural Center, Kamikunii, Mito, Ibaraki, 311-4203, Japan）、Ryo Ishikawa（Laboratory of Plant Breeding, Graduate School of Agricultural Science, Kobe University, 1-1 Rokkodai-Cho, Nada-Ku, Kobe, 657-8501, Japan. [email protected]）

※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）：Kano Mikumo, Kosuke Yabu, Satoshi Kataoka, et al. Genetic variation in seed shattering and awn length in a core collection of Japanese local upland rice, Oryza sativa L.. Genetica（出版社：Springer Science+Business Media） 2026-11-06. DOI: 10.1007/s10709-026-00300-8. 原著ライセンス：CC BY.