優良形質を持った薬用植物新品種の育成及びそれら種苗の安定供給体制構築のための保存，増殖に関する基盤的研究

文献情報

• 文献番号: 201208015A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 優良形質を持った薬用植物新品種の育成及びそれら種苗の安定供給体制構築のための保存，増殖に関する基盤的研究
• 課題番号: H22-創薬総合-指定-015
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 飯田 修(独立行政法人医薬基盤研究所 薬用植物資源研究センター種子島研究部)

研究分担者(所属機関)

• 川原　信夫(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 渕野　裕之(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 吉松　嘉代(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 熊谷　健夫(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 菱田　敦之(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター北海道研究部)
• 杉村　康司(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター種子島研究部)
• 河野　徳昭(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 林　茂樹(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター北海道研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（創薬総合推進研究）
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究費: 16,876,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

薬用植物の国内栽培を推進するためには、各地域の環境に適した収量性の高い、日本薬局方の品質基準を満たす品種の育成とそれらの種苗の安定供給が必要である。薬用植物の国内栽培生産を促進し、品質が均一で生産履歴の明確な生薬を医療の場へ安定して供給するため、1）薬用新品種の育成と普及、2）種苗の保存および3）種苗の効率的増殖法に関する研究を行った。

研究方法

1）（独）医薬基盤研究所で育成したハトムギ品種‘北のはと’の北海道での生産栽培、ハトムギ品種‘はとろまん’とシャクヤク品種‘べにしずか’の埼玉県での実証栽培並びに次期新品種候補のシャクヤク、カンゾウ、ハトムギの選抜を行い、ナイモウオウギ種子への直接遺伝子導入法、カンゾウ属植物のDNAマーカーの検索および生薬シコンの品質評価法について検討した。2）薬用植物種子の発芽試験法の規格化のための発芽試験、カンゾウ等4種類の植物の培養苗由来の再生植物体形質変異に関する実証栽培試験を行った。3）イトヒメハギ等4種類の植物の組織培養による効率的増殖法の確立、ハナトリカブトの圃場栽培における増殖法およびカノコソウの圃場栽培における農薬の適正使用法について検討した。

結果と考察

1）育成品種の普及と栽培指導を行った。平成24年度北海道内における‘北のはと’の栽培面積は18.5 ha、規格品の収穫量は32.7トンであった。‘北のはと’を原料とした医薬品（局方ヨクイニン）と食品（手のべひや麦）が商品化された。‘はとろまん’と‘べにしずか’の実証栽培を行い、両品種の環境に対する生育適性を確認した。実証栽培における‘はとろまん’の栽培面積は1.16 ha、収穫量は427.6 kgであった。‘べにしずか’は恒温多湿等が原因で、生存率の低下が認められた。次期新品種候補の育成では、シャクヤク系統No.513の5年生株の収量調査と増殖、カンゾウ系統No.10と70の開花特性調査、No.10の自殖第一代の生育とグリチルリチン含量の調査および増殖、ハトムギ種子島在来選抜系統等3系統の特性比較試験を行った。ナイモウオウギ種子へ緑色蛍光タンパク質遺伝子をエレクトロポレーションにより直接導入し、活着植物体の約2％において本葉のゲノムDNAへの遺伝子の導入を確認し、形質転換植物体を作出した。ウラルカンゾウのグリチルリチン生合成経路の鍵酵素のCYP72A154遺伝子のゲノムDNAの塩基配列情報が、カンゾウ属植物の系統間識別および優良系統の選抜のための遺伝子マーカーとして利用できることを明らかにした。生薬シコン中のシコニン色素含量評価法として、分光測色計を用いた新たな分析方法を開発した。2）キキョウ等13種類の種子の発芽試験を行い、発芽試験法の規格化を設定した。セリバオウレン、カンゾウ、ウコンおよびショウガの培養苗由来の再生植物体形質変異の実証栽培試験について、セリバオウレンでは培養苗の根茎増殖率と根重が圃場苗を上回り、カンゾウでは培養苗の生育が旺盛になる一方、グリチルリチン含量が低下することが明らかとなった。ウコンとショウガは2年間育成した培養苗由来根茎を用い、圃場における畑苗由来根茎との比較栽培を行い、形態特性および根茎の増殖について調査した。セリバオウレンとカンゾウの培養苗は種苗生産用として、ウコンとショウガの培養苗は種苗用および生薬生産用両方の種苗としての適性が高いことを実証した。3）植物組織培養による効率的増殖法について、カイケイジオウの増殖法を確立し、アカヤジオウ、シナマオウ、イトヒメハギの培養シュートの育成と増殖に成功した。ハナトリカブトの圃場栽培における稲ワラ被覆処理が有効であった。カノコソウ栽培における登録農薬除草剤の適用拡大のため、3種類の除草剤について効果、薬害、残留値を試験し、実用化に向け関係機関と協議した。

結論

1）育成品種のハトムギとシャクヤクの普及と栽培指導を推進した。次期新品種候補のシャクヤク、カンゾウおよびハトムギの選抜、育成、増殖を行った。緑色蛍光遺伝子のナイモウオウギ種子への直接導入に成功した。ウラルカンゾウのグリチルリチン生合成経路の鍵酵素CYP72A154遺伝子のゲノムDNAの塩基配列情報が、カンゾウ属植物の系統間識別および優良系統選抜の遺伝子マーカーとして利用できることを明らかにした。生薬シコン中のシコニン色素含量評価法として、分光測色計を用いた新たな分析方法を開発した。2）13種類の種子の発芽試験を行い、発芽試験法の規格化を設定した。カンゾウ等4種類の培養苗由来の再生植物体形質変異について実証栽培試験を行った。3）イトヒメハギ等4種類の植物の組織培養による培養シュートの育成と増殖に成功した。ハナトリカブトの稲ワラ被覆栽培による増殖法およびカノコソウの圃場栽培における除草剤の適正使用と適用拡大について検討した。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-09-03
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201208015B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 優良形質を持った薬用植物新品種の育成及びそれら種苗の安定供給体制構築のための保存，増殖に関する基盤的研究
• 課題番号: H22-創薬総合-指定-015
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 飯田 修(独立行政法人医薬基盤研究所 薬用植物資源研究センター種子島研究部)

研究分担者(所属機関)

• 川原　信夫(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 渕野　裕之(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 吉松　嘉代(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 熊谷　健夫(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 菱田　敦之(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター北海道研究部)
• 杉村　康司(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター種子島研究部)
• 河野　徳昭(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター筑波研究部)
• 林　茂樹(独立行政法人医薬基盤研究所　薬用植物資源研究センター北海道研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（創薬総合推進研究）
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

薬用植物の国内栽培を推進するためには、各地域の環境に適した収量性の高い、日本薬局方の品質基準を満たす品種の育成とそれらの種苗の安定供給が必要である。薬用植物の国内栽培生産を促進し、品質が均一で生産履歴の明確な生薬を医療の場へ安定して供給するため、1）薬用新品種の育成と普及、2）種苗の保存および3）種苗の効率的増殖法に関する研究を行った。

研究方法

1）（独）医薬基盤研究所で育成したハトムギ品種‘北のはと’の北海道での生産栽培、ハトムギ品種‘はとろまん’とシャクヤク品種‘べにしずか’の埼玉県での実証栽培並びに次期新品種候補のシャクヤク、カンゾウ、ハトムギの選抜を行い、ナイモウオウギ種子への直接遺伝子導入法、カンゾウ属植物とハトムギの系統識別可能なDNAマーカーの検索および生薬カンゾウとシコンの品質評価法について検討した。2）薬用植物種子の発芽試験法の規格化のための発芽試験、センキュウ等5種類の植物の培養苗由来の再生植物体形質変異に関する実証栽培試験を行った。3）オケラ等8種類の植物の組織培養による効率的増殖法の確立、チョウジ等6種類の植物の栄養繁殖による増殖法およびカノコソウ等圃場栽培における農薬の適正使用法について検討した。

結果と考察

1）‘北のはと’の生産栽培では、平成22年度から24年度の3年間で栽培面積が10.2 haから18.5 haに、規格品の収量は23.5トンから32.7トンに増加した。‘北のはと’を原料とした医薬品（局方ヨクイニン）等が商品化された。‘はとろまん’と‘べにしずか’は平成23、24年度の2年間実証栽培を行い、両品種の環境に対する生育適性を確認した。次期新品種候補として、シャクヤクの多収性、さび病抵抗性系統No.513、カンゾウのグリチルリチン高含有系統No.10と70、ハトムギの耐寒・耐乾性特性を持つ種子島在来選抜系統を選抜し、育成と増殖を行った。ナイモウオウギ種子へ緑色蛍光タンパク質遺伝子をエレクトロポレーションにより直接導入し、形質転換植物体を作出した。ウラルカンゾウのグリチルリチン生合成経路の鍵酵素のSQS遺伝子、CYP88D6遺伝子、CYP72A154遺伝子の各ゲノムDNAの塩基配列情報が、カンゾウ属植物の系統間識別および優良系統の選抜のための遺伝子マーカーとして利用できることを明らかにした。ハトムギの品種識別のため、葉緑体DNAおよびリボソームDNAの部分配列についてハトムギ8系統間の塩基配列を比較した。カンゾウのTLCMSおよびLCMSを用いた定量法を検討し、生薬シコン中のシコニン色素含量評価法として、分光測色計を用いた新たな分析方法を開発した。2）キバナオウギ等33種類の種子の発芽試験を行い、発芽試験法の規格化を設定した。センキュウ、セリバオウレン、カンゾウ、ウコン、ショウガの培養苗由来の再生植物体形質変異の実証栽培試験により、センキュウでは培養苗の抽苔が促進され、ソロバン根が多くなり、セリバオウレンでは培養苗の根茎増殖率と根重が圃場苗を上回り、カンゾウでは培養苗の生育が旺盛になる一方、グリチルリチン含量が低下することが明らかとなった。ウコンとショウガは生薬生産用および種苗生産用双方の種苗としての適性が高いことを実証した。3）植物組織培養による効率的増殖法について、ホソバオケラ、オケラ、コガネバナ、ショウガの増殖法を確立し、カイケイ・アカヤジオウ、シナマオウ、イトヒメハギの培養シュートの育成と増殖に成功した。チョウジの挿し木と取り木、ゴシュユ、カギカズラ、インドボダイジュの挿し木による増殖を行った。カノコソウとトリカブトの圃場栽培では稲ワラ被覆処理が有効であった。農薬の適正使用法について、ゲンチアナ、ケイリンサイシン、カノコソウ栽培における除草剤、キバナオウギの種子消毒、シソ栽培における殺菌剤について処理試験を行い、適用拡大に向け関係機関と協議した。

結論

1）育成品種のハトムギとシャクヤクの普及と栽培指導を推進した。次期新品種候補のシャクヤク、カンゾウおよびハトムギの選抜、育成、増殖を行った。緑色蛍光遺伝子のナイモウオウギ種子への直接導入に成功した。ウラルカンゾウのグリチルリチン生合成経路の鍵酵素遺伝子のゲノムDNAの塩基配列情報が、カンゾウ属植物の系統間識別および優良系統選抜の遺伝子マーカーとして利用できることを明らかにした。生薬シコン中のシコニン色素含量評価法として、分光測色計を用いた新たな分析方法を開発した。2）33種類の種子の発芽試験を行い、発芽試験法の規格化を設定した。センキュウ等5種類の培養苗由来の再生植物体形質変異について実証栽培試験を行った。3）オケラ等8種類の植物の組織培養による効率的増殖法を確立し、チョウジ等栄養繁殖による増殖法、カノコソウ等圃場栽培における農薬の適正使用法について検討した。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-09-03
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201208015C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 次期新品種登録候補のシャクヤクとカンゾウの栄養繁殖による収量性と成分の後世代への遺伝性を明らかにした。ナイモウオウギ種子への遺伝子（緑色蛍光タンパク質遺伝子）の直接導入により、形質転換植物体を作出した。ウラルカンゾウの系統識別が可能なグリチルリチン生合成経路の酵素遺伝子（SQS,CYP88D6, CYP72A154）を見出し、本塩基配列情報をマーカーとして、カンゾウの高含量系統の選抜が期待出来る。オケラ、ジオウ等の組織培養による無菌培養種苗の育成技術を確立した。
• 臨床的観点からの成果: 薬用植物および生薬は医薬品原料として用いられるため、有効性と安全性が求められる。そのため、登録品種および次期新品種登録候補の植物は、日本薬局方の規準に適合した系統を選抜、育成した。組織培養で育成した種苗からの再生植物体の形質変異を確認するため、外部形態および成分について、種子・栄養繁殖由来種苗と比較検討し、適正な種苗であることを検証した。
• ガイドライン等の開発: 薬用植物の育種（品種）と栽培については、「薬用植物栽培・品質評価指針」（薬用植物 栽培と品質評価）として、刊行されている。薬用植物種子の発芽試験法について規格化を図り、今後ガイドラインの作成を目指す。
• その他行政的観点からの成果: 収量および品質の安定した品種の育成とそれら種苗を用いた生産履歴の明確な生薬の生産と安定供給により、医療の現場に安全な医薬品の安定供給が可能となり、国民の健康に貢献することができる。
• その他のインパクト: カンゾウの育種と栽培に関する成果は、薬用植物フォーラム2010（独立行政法人医薬基盤研究所主催）にて、遺伝子の種子への直接導入による形質転換体植物の作出については、同フォーラム2012にて発表し、公開した。

発表件数

• 原著論文（和文）: 2件
• 原著論文（英文等）: 4件
• その他論文(和文): 41件
• その他論文(英文等): 1件
• 学会発表(国内学会): 40件
• 学会発表(国際学会等): 1件
• その他成果(特許の出願): 6件 ; 品種登録出願シャクヤク品種’べにしずか’1件を含む
• その他成果(特許の取得): 1件 ; 品種登録：ハトムギ品種’はとろまん’
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 2件 ; 独立行政法人医薬基盤研究所主催の薬用植物フォーラム2010と2012にて研究成果を発表し、公開した。医薬基盤研究所で育成した品種の普及拡大のため、現地生産者に栽培指導を行った。

特許

• 特許の名称: 植物形質転換体の作出方法及び植物形質転換体
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2010-107530 ; 発明者名: 河野徳昭、吉松嘉代、千田浩隆 ; 権利者名: 独立行政法人医薬基盤研究所 ; 出願年月日: 20100507 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: カンゾウ属植物株及びカンゾウ属植物増殖方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2010-250700 ; 発明者名: 吉松嘉代、河野徳昭、乾貴幸、千田浩隆 ; 権利者名: 鹿島建設株式会社 ; 出願年月日: 20101109 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: カンゾウ属植物株及びカンゾウ属植物増殖方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2011-245757 ; 発明者名: 吉松嘉代、河野徳昭、乾貴幸、千田浩隆 ; 権利者名: 鹿島建設株式会社 ; 出願年月日: 20111109 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: 品種登録出願Paeonia lactiflora Pall.品種名べにしずか
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 出願番号24217 ; 発明者名: 菱田敦之、林茂樹、柴田敏郎、熊谷健夫、澤井清道、中西大樹 ; 権利者名: 財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 ; 出願年月日: 20091015 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: 品種登録Coix ma-yuen Roman. 品種名はとろまん
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 登録番号22470 ; 発明者名: 飯田修、栗原孝吾、関根勉、菱田敦之、井上修、北澤尚、根本泰行、関田節子、佐竹元吉 ; 権利者名: 財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 ; 出願年月日: 20100226 ; 取得年月日: 20130325 ; 国内外の別: 国内

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Mareshige Kojoma, Shigeki Hayashi, Toshiro Shibata et al.; Variation of Glycyrrhizin and Liquiritin Contents within a Population of 5-Year-Old Licorice (Glycyrrhiza uralensis) Plants Cultivated under the Same Conditions; Biological & Pharmaceutical Bulletin , 34 (8) , 1334-1337 (2011)
• 原著論文2: Noriaki Kawano, Fumiyuki Kiuchi, Nobuo Kawahara et al.; Genetic and Phenotypic Analyses of a Papaver somniferum T-DNA Insertional Mutant with Altered Alkaloid Composition; Pharmaceuticals , 5 , 133-154 (2012)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-27
• 更新日: 2017-06-20

収支報告書

• 文献番号: 201208015Z