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農研機構と青森県産業技術センターは、大規模な遺伝解析により、リンゴ果肉の褐変しやすさに関わる染色体領域を３ヵ所特定し、これらの領域を選抜するためのＤＮＡマーカーを開発した。この成果により、品種改良の大幅な効率化が進み、果実をカットしても褐変しないリンゴ品種の育成が加速すると期待されている。
カットしても褐変しない品種の開発を求める声
「ふじ」をはじめとするほとんどのリンゴ品種は、果実を切ったり、すりおろしたりして果肉が空気に触れると短時間のうちに褐変し、見た目の低下とともに商品価値が損なわれてしまう。リンゴをカットフルーツとして流通させるためには、果肉中のポリフェノール成分の酸化を抑制するための処理や包装に手間やコストがかかる。中食、給食、離乳食、デザートトッピング等でのカットフルーツ需要に対応するため、カットしても褐変しない品種の開発が求められている。
遺伝解析で難果肉褐変性の原因となる染色体領域の特定に着手
これまで、リンゴの難果肉褐変性に関わる遺伝情報は不明であり、褐変しにくい品種の計画的な育成は極めて困難だった。そのため、難果肉褐変性のリンゴ品種は極めて希少で、世界でも「あおり２７」と「Ｅｄｅｎ™」しか知られていない。しかし、「あおり２７」は流通期間が普通冷蔵で２ヵ月程度と短く、また海外品種「Ｅｄｅｎ™」は現時点で国内での普及は見込めない。
このため、農研機構と青森県産業技術センターは、品種育成を効率的に進めるため、近年進展が著しいゲノム解析技術を活用し、大規模な遺伝解析により難果肉褐変性の原因となる染色体領域を特定することとした。
３ヵ所の果肉褐変性の原因領域
研究では、「あおり２７」や「シナノゴールド」など２８品種を親とした２４組合せの交配により育成した４６８個体のリンゴ樹から果実を収穫し、果肉の褐変の程度をすりおろし２４時間後に評価した。その結果、６段階（褐変指数０：無、１：難、２：低、３：中、４：高、５：甚）に分類され、この指数により各個体の果肉褐変性を定量的に評価することができた。
次に、この４６８個体の果肉褐変指数、全染色体領域にわたる約１万ヶ所の情報を用いて遺伝解析を行ったところ、３ヶ所の果肉褐変性の原因領域が第５染色体、第１６染色体、第１７染色体に見出された。また、これらの領域を選抜するためのＤＮＡマーカー型を開発。各領域でＤＮＡマーカー遺伝子が難褐変性のホモ接合となった個体は、褐変しにくいことが分かった。
さらに、第５染色体の領域はポリフェノール酸化酵素（ポリフェノールオキシダーゼ）の働きに関与する領域と一致し、第１６と第１７染色体の領域はポリフェノール類（カテキン、プロシアニジン、クロロゲン酸）含有量に関与する領域と一致したことから、果肉褐変性はポリフェノール量とその酸化酵素の働きに依存していることが示された。
また、８６の既存品種（あおり２７、つがる、ふじなど）の果肉褐変指数を調査し、３つの染色体領域のうちマーカー遺伝子型が難褐変性のホモ接合である領域の数と比較したところ、難褐変性ホモ接合領域の数が多いほど、褐変性が低くなることが確認された。
続いて、品種育成のための交配組み合わせ「あおり２７」×「シナノゴールド」１５７個体で、開発したＤＮＡマーカーを用いて難褐変性ホモ接合領域の数を調査。結実を待って果肉褐変指数を調査した結果、難褐変性ホモ接合の領域数が「２」の個体の多くが指数１以下の難褐変性であったことから、この技術が実際に難褐変性個体の選抜に有効であることが確認された。
リンゴ加工品の活用場面が拡大し新たな需要が創出されることに期待
今回の研究で明らかにされた３ヵ所の原因染色体領域に関する情報や、開発されたＤＮＡマーカーは、難果肉褐変性リンゴ品種の育成に有用である。例えば、これらの染色体領域の情報から、難果肉褐変性個体が生じやすい両親を選んで育種集団を作成することができる。また、これらの染色体領域を識別するＤＮＡマーカーを利用することで、難果肉褐変性の個体を幼苗段階で選抜することができるようになる。
このように、今回の技術を活用すると従来は得られる確率が非常に低いためにほとんど取り組まれてこなかった難果肉褐変性リンゴの育成を戦略的に行うことが可能となった。今後、農研機構や青森県産業技術センターでは、開発した技術を用いて、品種の開発を進めていく方針だ。果肉が褐変しにくいリンゴ品種の育成により、リンゴ加工品の活用場面が広がり、新たな需要の創出に繋がることが期待される。この技術は論文公表等により、誰でも活用可能となっている。
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