文献情報
文献番号
200000982A
報告書区分
総括
研究課題名
食品添加物の開発手法及び食品添加物の品質・安全性の評価・試験方法に関する研究
課題番号
-
研究年度
平成12(2000)年度
研究代表者(所属機関)
米谷 民雄(国立医薬品食品衛生研究所)
研究分担者(所属機関)
- 鎌田 博(筑波大学生物科学系)
- 小関良宏(東京農工大学工学部)
- 石川恵子(千葉大園芸学部)
- 香田隆俊(三栄源エフ・エフ・アイ(株))
研究区分
厚生科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 創薬等ヒューマンサイエンス総合研究事業
研究開始年度
平成12(2000)年度
研究終了予定年度
-
研究費
8,912,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
天然食品添加物の新しい生産手法として、遺伝子操作技術や組織培養法の応用が考えられている。一方で、これらバイオテクノロジーを用いて生産される食品添加物が、従来の方法で生産されたものと同等であるかは、その安全性及び品質の面から大変重要な問題である。そのため、これらバイオテクノロジーを応用して生産される食品添加物の安全性・品質の評価・試験方法は、科学技術の進歩とともに常に改良していく必要がある。本研究では、バイオテクノロジーの応用による天然食品添加物の生産に関して(Ⅰ)遺伝子操作技術等を駆使して効率的に天然食品添加物を生産するための開発型の研究、及び(Ⅱ)生産された食品添加物の安全性と品質を化学的観点から試験・評価する安全性確保型研究の、両研究を実施することを目的とした。
平成12年度は、(Ⅰ)の分野においては、①西洋ワサビにおいては不定芽形成機構を、ニンジンにおいては種子乾燥耐性獲得機構を解明し、遺伝子組換えによる種苗増殖の効率化や乾燥耐性植物の育成を試み、②植物の遺伝子組換えにおいて、転写活性を安定化させ促進する因子を探索し、これを用いて高発現・高安定系を確立することをめざし、③トウガラシ属における倍数体を利用した成分含量改良や果実生産安定化の可能性を検討し、(Ⅱ)の分野においては、④新技術としての糖付加酵素を用いて生産された酵素処理カンゾウの製品につき、主成分及び副次的に生成する新規物質の分離・分析・同定を行い、また⑤天然着色料の品質確保のために、不許可色素である密蒙花由来の着色料をクチナシ色素から判別する方法について検討した。
平成12年度は、(Ⅰ)の分野においては、①西洋ワサビにおいては不定芽形成機構を、ニンジンにおいては種子乾燥耐性獲得機構を解明し、遺伝子組換えによる種苗増殖の効率化や乾燥耐性植物の育成を試み、②植物の遺伝子組換えにおいて、転写活性を安定化させ促進する因子を探索し、これを用いて高発現・高安定系を確立することをめざし、③トウガラシ属における倍数体を利用した成分含量改良や果実生産安定化の可能性を検討し、(Ⅱ)の分野においては、④新技術としての糖付加酵素を用いて生産された酵素処理カンゾウの製品につき、主成分及び副次的に生成する新規物質の分離・分析・同定を行い、また⑤天然着色料の品質確保のために、不許可色素である密蒙花由来の着色料をクチナシ色素から判別する方法について検討した。
研究方法
①西洋ワサビから光誘導不定芽形成に関与する光受容・情報伝達因子の遺伝子を単離し、その発現解析や遺伝子組換え体の不定芽形成頻度を調査して、光誘導不定芽形成機構を検討した。また、ニンジンから種子における乾燥耐性能力獲得に関与すると考えられる転写制御因子の遺伝子を単離し、その発現解析や遺伝子組換え体における乾燥耐性能力を調査して、種子乾燥耐性獲得機構を検討した。②ニンジン培養細胞の核ゲノム DNA から得た新規 MITEであるIS1 および IS2 を植物への遺伝子導入ベクターに導入し、これをイネおよびタバコ培養細胞に感染させ、形質転換効率を調べた。さらにタバコ培養細胞への形質転換については、得られたタバコ・カルスにおける GUS 活性を測定した。③種子を1%コルヒチン溶液中で発芽させ、4倍体を得た。倍数性はフローサイトメトリーにより確認した。④酵素処理カンゾウをメタノール-水(1 : 2)に溶解させて分取HPLCにかけ、メタノール-水(3 : 2)で溶出させ分取した。単離された6化合物につき、各種分析機器を用いて化学構造を決定した。⑤密蒙花の乾燥原料から70%エタノールで抽出し、各種クロマトグラフィーにより指標成分1と2を単離し、構造を決定した。
結果と考察
①西洋ワサビの光誘導不定芽形成における光受容体であるフィトクロムAおよびBと結合する転写制御因子としてArPIF3遺伝子を単離した。その発現は光誘導不定芽形成と正の相関があり、不定芽形成の制御因子と考えられた。ニンジンでは、種子乾燥耐性に直接関わるDcECP遺伝子の発現を制御しているシス配列を同定できた。また、種子乾燥耐性の制御因子(C-ABI3)を過剰発現させた形質転換培養細胞と非形質転換培養細胞では、カロテンの含量に違いは見られなかった。②IS1 および IS2 を用いることにより、イネ・カルスにおいて遺伝子導入効率が約 2 倍に向上し、単子葉植物においてもこれらが遺伝子導入効率を上昇させることが明らかとなった。また、タバコ培養細胞においては、最大で 13 倍もの形質転換効率がみられた。さらにこれら因子を含む形質転換タバコ・カルスにおいて高いGUS 活性を示すカルスが得られ、転写活性が促進されていることが明らかとなった。③倍数体では、カプサイシノイド含量には影響はなかったが、β-カロテン含量は3倍に上昇し、成分含量改良の可能性が示唆された。④酵素処理カンゾウの製品から6種の化合物を単離し、NMRおよびLSI-MSで構造解析を行ったところ、原料であるカンゾウ抽出物中に含まれるglycyrrhizinとその立体異性体、およびそれらに糖が1つまたは2つ結合した化合物であった。⑤密蒙花色素、クチナシ色素、サフラン色素すべてからクロセチン誘導体が検出されたが、密蒙花色素のみからacteosideとpoliumosideが検出された。
結論
①西洋ワサビの光誘導不定芽形成における光受容・情報伝達機構の概略が明らかとなり、そこで機能している制御因子を過剰発現させることで不定芽形成頻度を高めることが可能となった。一方、ニンジンにおける種子乾燥耐性獲得機構の概略が明らかとなった。その転写制御因子を過剰発現させることで乾燥耐性を付与した培養細胞を育成することができ、黄色色素の含量に対する影響がないことも確認された。②可動性因子である IS1 および IS2 が、遺伝子の不活性化を抑制することによって
単子葉および双子葉植物における遺伝子導入効率を高め、さらに近傍の遺伝子の転写を促進することが見いだされた。これらの因子を用いることにより、遺伝子組み換え植物体の作出において、導入遺伝子の安定な発現が得られるようになり、組換え植物体の製品・品種の安定性を確保することができると考えられた。③果実生産安定のため花粉稔性の向上を試みたが、品種により倍数性の効果が異なったことから、さらに検討する必要があると考えられた。④酵素処理カンゾウの構成成分の分析を行ったところ、製造原料であるカンゾウ抽出物の主成分とマイナー成分がそれぞれグルコシル化を受けていたが、両者への配糖化酵素の親和性に差は見られなかった。構成成分は予想通りであり、酵素反応により予期しない成分が多く生成する可能性は低いと考えられた。⑤acteosideとpoliumosideが密蒙花使用の指標となることが明らかとなった。
単子葉および双子葉植物における遺伝子導入効率を高め、さらに近傍の遺伝子の転写を促進することが見いだされた。これらの因子を用いることにより、遺伝子組み換え植物体の作出において、導入遺伝子の安定な発現が得られるようになり、組換え植物体の製品・品種の安定性を確保することができると考えられた。③果実生産安定のため花粉稔性の向上を試みたが、品種により倍数性の効果が異なったことから、さらに検討する必要があると考えられた。④酵素処理カンゾウの構成成分の分析を行ったところ、製造原料であるカンゾウ抽出物の主成分とマイナー成分がそれぞれグルコシル化を受けていたが、両者への配糖化酵素の親和性に差は見られなかった。構成成分は予想通りであり、酵素反応により予期しない成分が多く生成する可能性は低いと考えられた。⑤acteosideとpoliumosideが密蒙花使用の指標となることが明らかとなった。
公開日・更新日
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