著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

ミカンの果実の橙色は、カロテノイドと呼ばれる色素によるものです。論文によると、樹の外側で日光を浴びる果実は内側の日陰の果実より鮮やかな橙色になり、果実を遮光するとカロテノイドの蓄積が減ることが知られています。カロテノイドの材料は光合成でつくられた物質から供給されるため、光合成産物の量とカロテノイド量は深く関わっています。ただし、光が強すぎると葉の葉緑素（クロロフィル）の分解が進むため、適度な光が望ましいとされています。

一方で、温室などの施設栽培では日差しが弱まります。冬は日が短く日射も減り、さらに温室内は外より気温が高くなります。研究チームは、これらがウンシュウミカンの果実のカロテノイド蓄積に影響すると考えました。そこで温室内で人工光を足して日長を延ばし、光の色と強さの違いが果皮と果肉の色やカロテノイド量などの品質にどう影響するかを調べました。あわせて最も効果的な補光の条件を探し、葉のクロロフィル量と果実のカロテノイド合成関連遺伝子の働きとの関係から、仕組みを予備的に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

材料は、中国江西省の温室で栽培されている樹齢12年のウンシュウミカン（品種「宮川早生」、カラタチ台木）です。生育の勢いと着果量がそろった樹を選びました。補光の条件ごとに5本を1組として3組、計15本を使いました。隣り合う条件の間には2本の樹を緩衝として残し、光が漏れて混ざらないようにしています。すべての樹の下の地面には、補光しない対照区も含めて白い反射フィルムを敷きました。

補光にはLEDを使いました。条件は、赤色光（波長660ナノメートル）、青色光（470ナノメートル）、赤と青を混ぜた3種類（RB11、RB14、RB41）、強さの異なる白色光2種類（W1、W2）です。補光は満開から156日後（9月23日）に始めました。11月7日までは日の出前と日没後に2時間ずつ、計1日4時間照らしました。その後は日長が10時間を下回っていくため、収穫まで前後3時間ずつ、計1日6時間に延ばしました。

着色が始まった満開後193日目から250日目まで、約15日おきに果実を調べました。測定したのは、果皮の色を数値化した指標（CCI）、果皮と果肉の総カロテノイド量、糖・酸・ビタミンC（アスコルビン酸）などの品質、葉のクロロフィル量です。効果の大きかったRB14とW1については、アミノ酸、フラボノイド、フェノール類も測定しました。さらに満開後227日目の果肉で、液体クロマトグラフィーを使って15種類のカロテノイドを個別に定量しました。カロテノイドの合成に関わる9遺伝子と分解に関わる1遺伝子（CitCCD4）については、どれだけ働いているか（発現量）を測りました。

主な報告結果

補光したすべての区で、果皮と果肉のカロテノイドが増え、着色が進みました。果皮では満開後227日目以降、W2を除くすべての補光区で色の指標CCIが対照区より有意に高くなりました。対照区の果皮の色はその後ほとんど変わりませんでした。果皮のカロテノイド量は193日目から227日目にかけて急増し、その後は緩やかに増えました。果皮で効果が大きかったのは、赤色光、RB14、W1でした。果肉のカロテノイドは193日目から250日目までほぼ一定の速さで増え続けており、果皮とは蓄積の経過が違いました。果肉で効果が大きかったのは、RB14、W1、W2でした。

果皮と果肉のカロテノイドと果実品質の結果から、研究チームはRB14とW1を最も効果的な条件と判断しました。この2条件の果肉では、227日目に調べた15種類のカロテノイドのうち、β-シトラウリンと8′-アポ-β-カロテナールを除く13種類が有意に増えました。最も多く含まれていたβ-クリプトキサンチンは、対照区と比べてRB14で120.3%、W1で97.6%増えました。増えた量そのものも、全カロテノイドの中で最大でした。カロテノイド合成の最初の段階でできる無色の物質フィトエンも、2条件で有意に増えました。

遺伝子の働きを調べると、RB14とW1の果肉では、合成に関わる9遺伝子すべての発現が有意に高まっていました。この中には、合成の速さを決める段階の酵素の遺伝子CitPSYも含まれます。一方、β-クリプトキサンチンなどを分解してβ-シトラウリンをつくる遺伝子CitCCD4の発現は有意に低下しました。β-シトラウリンの量は対照区と有意な差がありませんでした。

補光は、カロテノイド以外の品質にも影響しました。研究チームは、多くの補光区で糖やビタミンCが有意に増え、RB14とW1で測ったアミノ酸、フラボノイド、フェノール類も増えたと報告しています。たとえば満開後250日目の果実のビタミンCは、対照区が100グラムあたり23.08ミリグラムだったのに対し、RB14では32.69ミリグラムでした。葉では、補光によってクロロフィル量が増えて分解が遅れ、クロロフィルaとbの比も高くなりました。

この報告が示すこと

研究チームは、日差しが弱く日の短い秋から冬にかけて、赤青の混合光や白色光で補光することが、ウンシュウミカン果実の栄養価を高める有効な手段になりうると結論づけています。

仕組みについての説明は、関連づけと可能性の段階にとどめられています。著者らは、補光で葉のクロロフィルが増え、光合成産物の蓄積が進んだことが、果実のカロテノイドや他の栄養成分の増加と関連しているかもしれないと述べています。また、合成遺伝子の発現上昇と分解遺伝子の発現低下が、カロテノイドの蓄積に寄与した可能性を挙げています。研究目的でも、この仕組みの解明は「予備的」なものと位置づけられています。

原著論文の著者・所属：Wei Hu（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Wenli Yu（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Dechun Liu（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Zhonghua Xiong（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Li Yang（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Liuqing Kuang（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Jie Song（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Jingheng Xie（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）、Yong Liu（College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China）

※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）：Wei Hu, Wenli Yu, Dechun Liu, et al. Red–Blue and White Supplementary Light Increase Carotenoid Accumulation and Improve Fruit Quality in Satsuma Mandarin: Associations with Chlorophyll Content and Carotenogenic Gene Expression. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-08. DOI: 10.3390/plants15193067. 原著ライセンス：CC BY.