TdMRP3遺伝子の抑制によるデュラム小麦粒のフィチン酸の低減と栄養蓄積量の増加

生食用の小麦の金属元素がフィチン態塩として存在する。人間の胃腸はphytinを分解するphytaseを持たず、したがって金属元素が腸管内に遊離してこないので、金属元素の吸収率が悪い。そこでフィチンの液胞への輸送体を破壊した品種を作って見たら、種子中の金属元素含量が増加していた、という話である。特に鉄と亜鉛含有量への増大効果が大きいことが注目される。


TdMRP3遺伝子の抑制によるデュラム小麦粒のフィチン酸の低減と栄養蓄積量の増加

The suppression of TdMRP3 genes reduces the phytic acid and increases the nutrient accumulation in durum wheat grain
　　　
Stefania Astolfi、Pasquale De Vita、Mirko Volpato、Francesco Sestili
　　
Article in Frontiers in Plant Science · January 2023
DOI: 10.3389/fpls.2023.1079559
　　
　　
原材料に含まれる微量元素の生物学的利用能の低下は、ミネラル不足の主な原因の 1 つと考えられている。原料中の微量元素の生物学的利用能の低下は、主食となる作物の摂取が主体である人々のミネラル欠乏の主な原因の1つと考えられている。
このような背景から、低フィチン酸（PA）は、鉄（Fe）、亜鉛（Zn）、マンガン（Mn）、カリウム（K）、カルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）などの必須ミネラルと結合し、フィチン酸塩の形で沈殿するため、育種プログラムの主要な目標となっている。
消化管にフィターゼがないため、ヒトを含む単胃動物では消化されない。
PAは微量元素の生物学的利用能を制限するため、抗栄養素として広く認識されている。
ゲノムの局所病変をターゲットにする（TILLING）アプローチにより、多剤耐性関連タンパク質3（TdMRP3）として知られるトランスポーターであるTdABCC13タンパク質をコードする遺伝子を不活性化した。
TdMRP3は、デュラム小麦の液胞内へのPA蓄積に関与する輸送体である。
TdMRP3完全欠損遺伝子型は、PAの含量が著しく減少し、また、必須微量栄養素（Fe、Zn、Mn）の蓄積量も対照群に比べ多くなっていた。
また、農作物生産に関連する形質である小穂数および下穂あたりの種子数は、対照区に比べ減少したが、この負の効果は穀物重量の増加によって一部相殺された。
TdMRP3変異体では、根端の数、根の長さが有意に減少し、根の平均直径は対照植物と比較して増加した。
これらの材料は、より高い栄養価を持つ新しい商業用デュラム小麦を得るための有望な基盤である。
　　
　　
図３
lpa変異体、WT同系統、cv.クロノスにおけるフィチン酸含量。Kronosのフィチン酸含量。3つの生物学的複製の平均値、エラーバーは標準誤差を示す。値 異なる文字が続く値は、互いに有意に異なる（一元配置分散分析、Tukey HSD 検定、p<0.01）。
　　
　　
図２
Perls染色による穀粒内の鉄沈着物の可視化。各画像は、タネの縦断面（上）と横断面（下）である。Kronos, TdMRP3-A1-, TdMRP3-B1-, TdMRP3-A1-B1-.
　　
　　
図4
lpa変異体、WT兄弟系統、cv. Kronosにおける栄養素の濃度。Kronos. 3つの生物学的複製の平均値±St.Dev. 一元配置分散分析，LSD ポストホックテスト, p <0.05.

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