Ⅰ 緒 言 ピーマンを含むトウガラシの成熟果には，高い抗 酸化活性があるカロテノイド類が多く含まれる6）． 特に赤色果実に含まれる主要なカロテノイドである カプサンチン6）は，高い抗酸化活性9）とともに抗 腫瘍活性8）や血中脂質改善作用1）などが報告され ており，カプサンチンの健康増進に果たす役割が注 目されている．また，カプサンチンは成熟果の主要 な赤色色素成分であり，多く含むことで濃赤色にな り，商品価値が高まる．このように，付加価値が高 い野菜であるトウガラシであるが，京都府で栽培さ れている大型の万願寺とうがらしは，辛味がない生 食用トウガラシであり，基本的に未熟果（青トウガ ラシ）が利用され，成熟果（赤トウガラシ）の利用 はほとんど行われていない．その理由は，成熟果か ら得られた種子は発芽が可能であるため，種子の流 出を防ぐ必要があることと，熟果に含まれるカプサ ンチン含量が低く3）, 6），色づきが悪く，商品性が劣 るためと考えられる．そこで，カプサンチン含量が 高く，良食味で，大型の成熟果用 F1品種の育成を 行うこととした．京都府育成の万願寺とうがらし品 種‘京都万願寺 2 号’と，開花 60 日後果実のカプ サンチン含量が万願寺とうがらしの約 3.6 倍の遺伝 資源‘S3586’3）を交雑した後，葯培養で倍加半数 体系統（Doubled Haploid，以降 DH 系統）を作出し， さらに‘京都万願寺 2 号’との交配を行い，カプサ ンチン含量が万願寺の 2 倍以上で良食味の赤トウガ ラシ‘DMSM188’を育成した．本報では‘DMSM188’ の育成経過と特性について報告する． Ⅱ 材料および方法 1 ‘DMSM188’の育成 種子親として‘大明’の葯培養により作出した細 胞質雄性不稔系統 DDH9 に‘京都万願寺 2 号’を連 続戻し交配して雄性不稔万願寺 2 号を育成した．雄 性不稔系統の維持系統には，‘京都万願寺 2 号’を 用いた．花粉親を育成するため，果実に辛味があり， 円錐型で小型，カプサンチン含量の高い遺伝資源 ‘S3586’（信州大学植物遺伝育種学研究室遺伝資 源）10）を種子親に，京都府育成の甘トウガラシ品種 ‘京都万願寺 2 号’11）を花粉親にして 2010 年に人工 交配を行い，2011 年に葯培養法12）により F1世代由 来の DH 系統を作出した．2012 年に辛味遺伝子に連 鎖した DNA マーカー7）および稔性回復遺伝子に連 鎖した DNA マーカー4）による辛味がなく稔性回復 遺伝子を持つ系統の選抜を行うとともに，マーカー 選抜した DH 系統のカプサンチン含量や果実特性調 査を行い，カプサンチン含量が高く果実が大型の系 2018 年 7 月 31 日受領 2018 年 12 月 12 日受理 Correspondence: [email protected] 〔原著論文〕
高カプサンチン含有大型赤トウガラシ F1
品種
‘DMSM188’の育成
小西あや子・尾崎耕二・末留 昇
京都府農林水産技術センター生物資源研究センターBreeding of High Capsanthin-containing Red Pepper ‘DMSM188’
Ayako Konishi, Koji Ozaki and Noboru Suetome
分加熱した後，室温まで冷却し，22.5mL の 1％塩化 ナトリウム水溶液を加えた．その後，ヘキサン : 酢 酸エチル（9:1 v/v）15mL による抽出を 3 回行い， 集めた上層を減圧乾固した後，5mL の 3％ ピロガ ロール－エタノールに溶解し，分析サンプルとした． すべての分析サンプルを 0.45µm のメンブレンフィ ルター（Minisart-RC）でろ過した． 3）カプサンチンの分析 カ プ サ ン チ ン 含 量 は 合 田 ら の 方 法2）に よ り， HPLC（LC-10A，島津製作所）で測定した．検出器 には DAD 検出器（島津製作所），分析カラムには Cosmosil 5C18-AR Π（ナカライテスク）を使用した． カラム温度は 40℃，移動相は A 液としてアセトン， B 液として蒸留水を用いたグラジエント，流量 1mL ／分とした．グラジエント条件は，A 液 70％（0～ 5min），A 液 70-90％直線グラジエント（5～10min）， A 液 90％（10～13min），A 液 90-100％直線グラジ エ ン ト（13～33min），A 液 100 ％（33～38min） と した．けん化処理によるカプサンチンの損失はβ-カロテンの損失量で補正した． 4）還元型アスコルビン酸含量 凍結した果実サンプルに 2 倍量の 5％ メタリン酸 を加え，ミキサーで 60 秒間磨砕した．磨砕液を遠 心分離した後，上澄みをメタリン酸で 5 倍希釈し， RQ Flex Plus 10（MERCK）およびリフレクトクァン ト・アスコルビン酸テスト（MERCK）で測定した． 5）遊離糖含量 凍結乾燥果実をミルで粉砕し，80％ エタノールで 抽出した．抽出液を 0.45µm のメンブレンフィルター （Minisart-RC）でろ過し，分析サンプルとした．遊 離糖は HPLC（1260 Infinity，アジレントテクノロ ジー）で測定した．検出器には 1260 RID，分析カラ ムには Asahipak NH2P-50 4E（Shodex）を用いた． カラム温度は 40℃，移動相は 70％ アセトニトリル， 流量 1.0mL／分とした． 6）遊離アミノ酸含量 呈味性に関わる成分とされる，果実中に遊離の形 統を選抜した．雄性不稔京都万願寺 2 号に，選抜し た DH 系統を花粉親とした組み合わせ交配を行い， F1を作出した．2013 年から 2014 年に F1の系統選抜 を行い，カプサンチン含量が高く，万願寺とうがら し に 似 た 果 型 を 持 ち， 辛 味 果 実 が 全 く な い， ‘DMSM188’を選抜した． 2 果実形質および収量調査 2015 年と 2016 年に生物資源研究センターのビニ ルハウス栽培により，‘DMSM188’の収量調査を行っ た．対照品種には‘京都万願寺 2 号’を用いた．耕 種概要は第 1 表のとおりであり，追肥および病害虫 防除は生育状況に合わせて適宜実施した．果実の収 穫は，果実表面積の 2/3 以上が赤く着色したことを 目安に行った．収量調査は，現地の出荷規格に合わ せて分類して行った．2015 年の 7 月 14 日から 8 月 17 日に収穫した秀品のうち，各系統とも中庸な大き さの 60 個を供試し，果実形質調査を実施した． 3 果実の成分分析 1）供試材料 2014 年から 2017 年に，生物資源研究センターの ガラスハウスにおいてロックウール水耕栽培を行っ た‘DMSM188’および‘京都万願寺 2 号’から開 花 60 日後の成熟果 3～5 果実を採取し，種子と胎座 を取り除き細断した後混合し，-30℃ で凍結保存し た．カプサンチン含量およびその他の成分分析は， それぞれ 6 反復のサンプルについて行った．2015 年 には，開花 40，50，60 および 70 日後の果実を採取し， カプサンチン含量の経時的変化の調査に供試した． 2）カプサンチンの抽出およびけん化 カプサンチンの抽出は原口ら5）の方法により行っ た．凍結したサンプル 1g を少量の海砂とともに乳 鉢で磨砕し，3％ ピロガロール－エタノール で抽出 した．抽出はサンプルの色がなくなるまで繰り返し， 抽出液を合わせて 50mL に定容した．抽出液 10mL に 1mL の 60％水酸化カリウムを加え，70℃ で 30 播種日 定植日 畝幅 株間 （月／日） （月／日） (m) (cm) N P2O5 K2O 2015 2/16 4/27 1.5 70 主枝V字4本 3.2 2.3 2.9 6株2反復 2016 2/4 5/6 1.5 70 主枝V字4本 2.9 2.2 2.7 5株3反復 模 規 培 栽 法 て 立 仕 次 年 基肥 (kg/a) 第 1 表 ‘DMSM188’の育成地における栽培概要 小西ら：高カプサンチン含有大型赤トウガラシ F1 品種‘DMSM188’の育成 21
して，‘S3586’と‘京都万願寺 2 号’の F1世代由 来の DH 318 個体から，辛味遺伝子および稔性回復 遺伝子に連鎖した DNA マーカーで，辛味がなく稔 性回復遺伝子を持つ 53 個体を選抜した．それらの 個体から自殖種子を採種し，倍加半数体自殖第 1 代 （DHS1）の栽培試験を行い，果実が大きく着果良好 な 34 系統を選抜した．雄性不稔京都万願寺 2 号に， 選抜した DHS1を花粉親とした組み合わせ交配を行 い，F1を作出した．F1の選抜は，カプサンチン含量， 果実形質，着果率の点で優れた，‘SM188’を花粉 親とする‘DMSM188’を選抜した． 2 ‘DMSM188’の果実形質および収量 果実形質調査の結果を第2表に示した．‘DMSM188’ は，1 果あたりの果実重，果実長，果実径，果肉厚 のすべてが‘京都万願寺 2 号’より有意に小さく， 全体的に‘京都万願寺 2 号’より小型の果実であっ た．また，‘DMSM188’の果実長／果実径比率は‘京 都万願寺 2 号’より大きく，やや細長い果実であっ た（第 2 図）． 2015 年および 2016 年の収量調査の結果を第 3 表 に示した．可販果（秀品＋優品＋良品）を年次ごと に比較したところ，2016 年調査では‘DMSM188’ の可販果の重量が‘京都万願寺 2 号’より有意に少 で存在するアミノ酸の含量を定量した．凍結乾燥果 実をミルで粉砕し，80％ エタノールで抽出した．抽 出液を 0.45µm のメンブレンフィルター（Minisart-RC）でろ過し，分析サンプルとした．遊離アミノ 酸は HPLC（1260 Infinity，アジレントテクノロジー） で測定した．検出器には 1260 FLD，分析カラムに は ZORBAX Eclipse Plus C18（アジレントテクノロ ジー）を用いた．カラム温度は 40℃，移動相は A 液として 10mM リン酸－ホウ酸緩衝液（pH8.2），B 液としてアセトニトリル：メタノール：蒸留水＝ 45：45：10 を用い，流量 1.5mL／分で送液した．グ ラジエントの条件は，B 液 2％（0.0～0.5min），B 液 57％（0.5～20.0min），B 液 100％（20.0～23.5min）， B 液 2％（23.5～25.0min）とした．分析サンプルは オルトフタルアルデヒドおよび 9- フルオレニルメ チルクロロフォルメートで誘導体化した後カラムに 注入された． Ⅲ 結果および考察 1 ‘DMSM188’の育成経過 ‘DMSM188’の育成経過を第 1 図に示した．種子 親として‘大明’の葯培養により作出した細胞質雄 性不稔系統 DDH9 に‘京都万願寺 2 号’を連続戻し 交配して雄性不稔万願寺 2 号を育成した．花粉親と 果実長／ 果実径比率 DMSM188 31.9 19.5 2.6 7.50 2.1 京都万願寺2号 50.5 21.0 3.3 6.45 2.4 有意差Z ** ** ** ns ** 果肉厚 (mm) 果実重 (g) 果実長 (cm) 果実径 (cm) z ＊＊は t 検定により品種間に 1％水準で有意差あり，ns は有意差なし（N ＝ 60） 第 2 表 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’の果実形質 SM188 (DHS1) S3586×京都万願寺2号 F1 倍加半数体(DH) DDH9z×京都万願寺2号 F1 ×京都万願寺2号 BC1F1 雄性不稔京都万願寺2号 (BC8F1) × 京都万願寺2号 DMSM188 × 第 1 図 ‘DMSM188’の育成経過 z ‘大明’の葯培養により作出した細胞質雄性不稔系統 ‘DMSM188’ ‘京都万願寺2 号’ 第 2 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’の開花 60 日後 果実形状 スケールはそれぞれ 5cm
号’より有意に高く，3 年間の平均値が‘DMSM188’ で 8981mg/kgDW，‘ 京 都 万 願 寺 2 号 ’ で 3634mg/ kgDW と 2 倍以上の含量であった．カプサンチン含 量は両品種ともに果実の成熟に伴い増加したが， ‘DMSM188’は‘京都万願寺 2 号’より早い段階で 増加し，早くから色づき，濃赤色の果実であった（第 2，4 図）． 2）その他の果実成分特性 アスコルビン酸含量調査の結果を第 5 図に示し た．いずれの調査年においても，‘DMSM188’のア スコルビン酸含量は‘京都万願寺 2 号’より有意に 高かった．3 年間の平均では‘DMSM188’が 182mg/ 100gFW，‘京都万願寺 2 号’が 148mg/100gFW であ り，約 1.2 倍であった． 遊離糖含量調査の結果を第 6 図に示した．2015 年 および 2016 年調査では，‘DMSM188’と‘京都万 願寺 2 号’の遊離糖総量に有意差が見られなかった が，2017 年調査では‘DMSM188’の遊離糖総量が‘京 なく，2015 年調査では‘DMSM188’の可販果数が‘京 都万願寺 2 号’より有意に多かった．また，上果収 量（秀品＋優品）を年次ごとに比較したところ，2 年間ともに‘DMSM188’の上果の重量が‘京都万 願寺 2 号’より有意に少なかったが，上果数には有 意差がなかった．‘DMSM188’の収量性は‘京都万 願寺 2 号’と比べやや劣る傾向があったため，本系 統に適した裁植密度や施肥，仕立てなどをさらに検 討し，収量を確保していく必要がある． 3‘DMSM188’の果実成分特性 1）カプサンチン含量 カプサンチン含量調査の結果を第 3 図に示した． 開花 60 日後果実のカプサンチン含量には，調査年に よる変動が見られた．この原因としては，調査に用 いた果実の着果から着色期の総日射量に違いがあっ たと推測された．しかし，いずれの年においても ‘DMSM188’のカプサンチン含量が‘京都万願寺 2 (g/株) (本/株) (g/株) (本/株) DMSM188 2816.7 102.7 5479.0 221.9 京都万願寺2号 3748.5 91.7 5896.6 158.3 DMSM188 2738.5 106.4 4140.2 182.2 京都万願寺2号 3755.3 105.8 5610.9 172.2 有意差x 2015年 ** ns ns ** 2016年 ** ns ** ns 上果収量z 品種 調査年次 2015年 2016年 可販果収量y z 上果：秀品＋優品 y 可販果：秀品＋優品＋良品 x ＊＊は t 検定により同一年次の品種間に 1％水準で有意差あり，ns は有意差なし 第 3 表 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’の収量 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 2014年 2015年 2016年 カプサンチン含量（mg/kg D W） DMSM188 京都万願寺2号
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第 3 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’のカプサン チン含量 ＊＊：t 検定により品種間に 1％水準で有意差あり 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 40日後 50日後 60日後 70日後 カプサンチン含量(mg/kgDW) 開花後日数 DMSM188 京都万願寺2号 ** ** ** 第 4 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’のカプサン チン含量の経時的変化（2015 年） ＊＊：t 検定により品種間に 1％水準で有意差あり 小西ら：高カプサンチン含有大型赤トウガラシ F1 品種‘DMSM188’の育成 23FW，‘京都万願寺 2 号’が 199g/100gFW であり，約 1.3 倍であった． 以上のことから，‘DMSM188’は消費者の健康増 進に寄与することが期待される機能性成分であるカ プサンチンを‘京都万願寺 2 号’の 2 倍以上含むこ とに加え，アスコルビン酸も多く含む．また，食味 に関連する糖やアミノ酸の含量が高く，‘京都万願 寺 2 号’とは異なる特徴を持つトウガラシであると 考えられる． Ⅳ 摘 要 赤トウガラシ新品種‘DMSM188’を育成した． 本品種は‘京都万願寺 2 号’と遺伝資源‘S3586’ の交配後代から作出した DH 系統と雄性不稔京都万 願寺 2 号を交配した F1品種である．‘DMSM188’ の果実は全体的に‘京都万願寺 2 号’より小型であ り，可販果収量が少ない．果実に含まれるカプサン チン含量が‘京都万願寺 2 号’の 2 倍以上で，アス コルビン酸含量が‘京都万願寺 2 号’より高く，遊 離糖および遊離アミノ酸含量も高い品種である． 謝 辞 本研究に際し，信州大学の松島憲一博士および南 峰夫博士に遺伝資源‘S3586’を分譲していただき ました．また，京都教育大学の南山泰宏博士には細 胞質雄性不稔系統‘DDH9’を分譲していただきま した．ここに深く感謝申し上げます． 都万願寺 2 号’より有意に高かった．3 年間の平均 値は，‘DMSM188’が 6.4g/100gFW，‘京都万願寺 2 号’5.8g/100gFW であった．3 年間のデータをもと に品種間差の有無を調べるため，2 品種の遊離糖総 量を二元配置分散分析法で検定した結果，品種間お よび年次間に有意な差があった． 遊離アミノ酸含量調査の結果を第 7 図に示した． 定量した遊離アミノ酸のうち，甘みやうま味に関わ るとされるアスパラギン酸（Asp），グルタミン酸 （Glu），セリン（Ser），グリシン（Gly），トレオニ ン（Thr），アラニン（Ala）の含量の合計で比較した． いずれの調査年においても，‘DMSM188’の遊離ア ミノ酸含量は‘京都万願寺 2 号’より有意に高かっ た．2 年間の平均では，‘DMSM188’が 268g/100g 0 50 100 150 200 250 2015年 2016年 2017年 アスコルビン酸含量（mg/100g FW） DMSM188 京都万願寺2号
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第 5 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’のアスコル ビン酸含量 ＊：t 検定により品種間に 5％水準で有意差あり 0 1 2 3 4 5 6 7 D MSM 1 88 京都万願寺2号 D MSM 1 88 京都万願寺2号 D MSM 1 88 京都万願寺2号 2015年 2016年 2017年 遊離糖含量（g/100g FW） スクロース グルコース フルクトース*
第 6 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’の遊離糖含量 ＊：t 検定により遊離糖総量に 5％水準で品種間の有意差あり 0 50 100 150 200 250 300 350 DMSM188 京都万願寺2号 DMSM188 京都万願寺2号 2017 年 2016 年 遊離アミノ酸含量（g/100g FW） Asp Glu Ser Gly Thr Ala * ** 第 7 図 ‘DMSM188’と‘京都万願寺 2 号’の遊離アミ ノ酸含量 Asp：アスパラギン酸，Glu：グルタミン酸，Ser：セリン，Gly： グリシン，Thr：トレオニン，Ala：アラニンを示す ＊＊，＊： t 検定により遊離アミノ酸含量（上記 6 種類の合計） にそれぞれ 1％，5％水準で品種間の有意差あり5711-5716, 2002
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