Tokyo University of Agriculture Repository / 東京農業大学リポジトリ

東京農業大学博士（農学）2024年

Zin Wai Maw

English

Breeding and Improvement of Photoperiod Insensitive and Productivity Traits in Myanmar Rice Variety Paw Sam

Kachenje Issa Abrahaman

Assessing　Evolutional Conditions for Tourism-Oriented Farm Diversification in Tanzania

友永, 佳津子

トモナガ, カヅコ

東京農業大学 2025年 学位論文 要約 
 
清酒酵母特異的因子が醸造特性に及ぼす影響に関する研究 
 
友永 佳津子 
 
1. 研究の背景と目的 
複雑で奥深い味わいと多様な香気を持つ清酒は、日本固有の清酒酵母により醸造される。清酒
の香味の多くは清酒酵母により生成されるが、清酒酵母がなぜ優れた香味を生み出せるのか、そ
の全容は解明されていない。ワイン酵母など他の酵母には見られない清酒酵母の特徴として、ビオ
チン生合成能を有することやエポキシドハイドロラーゼ(epoxide hydrolase)をコードすると推定され
る EHL 遺伝子を 3 コピー有することなどが知られているが、これらの性質が清酒醸造時に重要な
のかどうかは不明であった。そこで本研究では、これらの清酒酵母特異的な因子が清酒醸造に及
ぼす影響を明らかにすることを目的とした。 
 
2. 研究方法 
2.1. ビオチン生合成能が清酒醸造に及ぼす影響 
 K701の一倍体株を親株として、ビオチン生合成能を抑止した bio3変異株を取得した。 
 親株と bio3 変異株を用いて清酒を醸造し、一般分析、有機酸分析、香気成分分析を行っ
てビオチン生合成能喪失による酒質の変化を調査した。 
 親株と bio3変異株をグルコース 10%を含む YM培地で培養し、エステル生成酵素の活性
を GC/MSで、これらの酵素をコードする遺伝子の転写量を qRT-PCRで測定した。 
 
2.2. EHL遺伝子の生理学的役割 
 K701の一倍体株を親株として、EHL1/2/3の機能を抑止した ehl1/2/3変異株を取得した。 
 ehl1/2/3 変異株の代謝解析、メタボローム解析、ビタミン要求性試験、TTC 染色試験を行
い、生理学的役割を調査した。 
 
2.3. EHL遺伝子が清酒醸造に及ぼす影響 
 親株と ehl1/2/3 変異株を用いて清酒を醸造し、一般分析、有機酸分析、香気成分分析を
行って EHL1/2/3の機能喪失による酒質の変化を調査した。 
 
2.4. ehl1/2/3変異株の清酒醸造下における遺伝子転写量の網羅的解析 
 清酒もろみから酵母を採取して RNA を抽出し、RNA-seq により遺伝子転写量の網羅的解
析を行った。 
 
3. 研究結果と考察 
3.1. ビオチン生合成能が清酒醸造に及ぼす影響 
 ビオチン生合成能は、アルコール発酵能には影響を及ぼさないことが明らかになった。 
 bio3 変異株を用いた清酒では、リンゴ酸生成量が増加、コハク酸生成量が減少していた。
またカプロン酸エチルと酢酸イソアミルの生成量も減少しており、ビオチン生合成能は清酒
の有機酸および香気成分に影響を及ぼすことが明らかになった。 
 bio3 変異株では、エステル生成酵素の活性およびこれらの酵素をコードする遺伝子の転
写量が減少していた。転写量減少により酵素活性が低下し、カプロン酸エチルおよび酢酸
イソアミルの生成量が減少したものと推定された。しかし、ビオチン生合成能が転写量減少
にどのように関与しているかは不明である。 
 
3.2. EHL遺伝子の生理学的役割 
 グルコース 10%を含むYM培地での培養では、EHL1/2/3は増殖能およびアルコール発酵
能には影響を及ぼさないことが明らかになった。 
 メタボローム解析の結果、ehl1/2/3 変異株ではパントテン酸やピリドキサミンなどのビタミン
類が減少していたためビタミン要求性試験を行ったところ、EHL1/2/3はパントテン酸生合成
に関与することが明らかになった。 
 ehl1/2/3 変異株では TTC 染色性が失われており、ミトコンドリア活性が低下していることが
示唆された。 
 
3.3. EHL遺伝子が清酒醸造に及ぼす影響 
 EHL1/2/3は、清酒醸造においてもアルコール発酵能には影響を及ぼさないことが明らかに
なった。 
 ehl1/2/3 変異株を用いた清酒では、コハク酸生成量が減少していた。またカプロン酸エチ
ルと酢酸イソアミルの生成量も減少しており、EHL1/2/3 は清酒の有機酸および香気成分に
影響を及ぼすことが明らかになった。 
 カプロン酸エチルや酢酸イソアミルの生成では、前駆体としてアセチル-CoA が用いられる
が、メタボローム解析の結果、ehl1/2/3 変異株では細胞内の CoA およびアセチル-CoA が
親株より減少していた。ehl1/2/3 変異株は、アセチル-CoA の前駆体である CoA 合成の際
に必要なパントテン酸を生合成する能力が低下しており、このためアセチル-CoA が減少し、
結果として香気成分が減少した可能性が示唆された。 
 
3.4. ehl1/2/3変異株の清酒醸造下における遺伝子転写量の網羅的解析 
 ehl1/2/3変異株ではミトコンドリアDNA上に存在する遺伝子が全く転写されておらず、ミトコ
ンドリアの機能が失われていることが明らかになった。また、EHL1/2/3がミトコンドリアの機能
維持に必要な遺伝子であることも示唆された。 
 ehl1/2/3 変異株を用いた清酒ではコハク酸生成量が減少していたが、コハク酸生成の主要
経路であるTCA回路の遺伝子の転写量が大きく減少しており、これがコハク酸生成量減少
の一因と推定された。 
 
4. 研究の意義と展望 
4.1. 研究の意義 
 機能未知であった EHL 遺伝子が、清酒醸造にとって重要なパントテン酸生合成に関与す
ること、またミトコンドリアの機能維持に必要な遺伝子であることが明らかとなった。 
 ミトコンドリアが清酒の香味形成にとって重要な器官である可能性が見出された。 
 
4.2. 今後の展望 
 ミトコンドリアが清酒の香味形成において果たす役割が明らかになることが期待される。bio3
変異株を用いた清酒と ehl1/2/3 変異株を用いた清酒の酒質の変化には共通項が多く、こ
れらがミトコンドリアとの関係で整理されていくであろう。 
 
以上 


Japanese

清酒酵母特異的因子が醸造特性に及ぼす影響に関する研究

鯉江, 弘一朗

コイエ, コウイチロウ

Development of new flavor hop varieties (Humulus lupulus L.) rich in volatile thiols and research on hop root systems for adaptation to drought stress

Antonio Perez Fuentes

Development of tomato production system using hydroponics with treated sewage water

Tayobong Ryan Rodrigo Paner

 
 
TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULTURE 
 
Doctoral Dissertation 
 
 
 
 
 
 
STUDY ON THE EVALUATION OF VARIOUS STRATEGIES FOR MANAGING 
ABIOTIC STRESS TO IMPROVE SEEDLING PRODUCTION, YIELD, AND 
POSTHARVEST QUALITY OF OKRA GROWN IN THE PHILIPPINES 
 
 
 
 
 
 
 
Ryan Rodrigo Paner Tayobong 
 
 
 
 
 
20th March 2025  
Department of International Agricultural Development  
Laboratory of Tropical Horticulture Science  
 
 
 
 
 
SUMMARY 
 
Chapter 1: General Introduction 
This chapter provides an overview of okra (Abelmoschus esculentus (L.) Moench 
‘Greennie’) as a commercially significant crop in the Philippines, particularly for export to 
Japan and South Korea. Despite its increasing demand, okra production faces challenges 
related to abiotic stress, seed deterioration, postharvest losses, and boron deficiency. The study 
aims to assess various management strategies to enhance seedling production, yield, and 
postharvest quality. Key research objectives include evaluating germination responses, priming 
techniques, postharvest storage methods, and nutrient management strategies to improve okra 
resilience and marketability. 
 
Chapter 2: Germination and Seedling Vigor of Okra in Response to Different Temperatures 
and Priming Techniques 
This chapter investigates the effects of temperature and seed priming techniques on 
okra germination and seedling vigor. The study found that optimal germination occurred at 25–
30°C, while extreme temperatures (<15°C and >35°C) reduced germination and seedling 
performance. Hydropriming (1:1 water ratio) and osmopriming (10–30% PEG 6000) 
significantly improved germination speed and seedling vigor. These findings suggest that seed 
priming enhances germination, making it a viable method for improving seedling establishment 
under varying environmental conditions. 
 
Chapter 3: Combination Effect of Polyethylene Glycol (PEG 6000) Concentration and 
Priming Temperature on Okra Germination 
This chapter explores the interaction between PEG 6000 concentration and priming 
temperature in improving okra germination under stress conditions. The results showed that 
priming at 25°C or 35°C improved germination and seedling vigor across different growing 
temperatures (15°C, 25°C, and 35°C). However, PEG 6000 concentrations above 30% caused 
osmotic stress, reducing germination efficiency. The findings indicate that osmopriming not 
only enhances seed germination but also fosters cross-tolerance to temperature fluctuations, 
benefiting okra production in diverse climates. 
 
Chapter 4: Application of Seed Priming to Enhance Resilience Against Aging Stress 
This chapter addresses seed deterioration, a major concern for small-scale farmers who 
rely on seed-saving practices. The study tested the effectiveness of osmopriming in mitigating 
seed deterioration due to accelerated seed aging (ASA). The results showed that okra seeds lost 
viability after 96 hours of ASA, leading to membrane damage, reduced antioxidant activity, 
and disrupted metabolism. Osmopriming after 24–48 hours of ASA restored seed vigor, 
whereas priming before aging had minimal protective effects. This highlights the importance 
of timely priming techniques to maintain seed quality and extend viability. 
 
 
Chapter 5: Effect of Fluctuating Storage Temperature During Transit on the Quality of 
Exported Okra 
This chapter examines how temperature fluctuations during export affect the quality of 
fresh okra fruits. Over a seven-day shipping period, okra fruits experienced temperature 
variations from 1.6°C to 27.6°C, resulting in increased ethylene production, respiration rates, 
and reduced firmness, color retention, and mucilage viscosity. Despite this, 87.3% of fruits 
maintained excellent visual quality. The findings emphasize the need for stable temperature 
control during transit to minimize deterioration and maintain export quality. 
 
Chapter 6: Preserving Freshness – The Influence of Temperature, Humidity, and Packaging 
on Okra Storage Quality 
This chapter evaluates the effects of storage temperature, relative humidity (RH), and 
packaging on okra shelf life. The study found that the optimal storage temperature for 
maintaining quality is 9–13°C, as lower temperatures (3–5°C) caused chilling injury, while 
higher temperatures (21–25°C) led to excessive dehydration, splitting, and microbial decay. 
Maintaining RH at 85% ± 5% helped prolong okra shelf life, while plastic packaging offered 
protection but was only effective when temperature and RH were properly controlled. These 
findings highlight the importance of postharvest storage management in reducing losses and 
improving marketability. 
 
Chapter 7: Boron Deficiency and Abnormal Fruit Development in Okra Grown in the 
Philippines 
This chapter investigates boron deficiency as a cause of fruit deformities in okra 
production in Central Luzon, Philippines. Between 10–30% of harvested okra fruits were 
rejected due to deformation, despite proper pest control. Symptoms included stunted pods, 
brittle leaves, and irregular fruit lobes. Tissue analysis confirmed low boron levels in affected 
fruits, leading to a recommendation for foliar boron fertilization at the vegetative stage. The 
successful implementation of this strategy in 2024 resolved fruit deformity issues, 
demonstrating the importance of micronutrient management for maintaining fruit quality and 
reducing market losses. 
 
Chapter 8: General Conclusion 
This study evaluated strategies to enhance okra (Abelmoschus esculentus (L.) Moench 
var. Greennie) production, postharvest quality, and stress resilience in the Philippines. 
Germination studies showed that 25–30°C is optimal, while hydropriming and osmopriming 
(10–30% PEG 6000) improved seed vigor and stress tolerance. Seed aging research revealed 
that osmopriming after 24–48 hours of deterioration restored seed viability, emphasizing the 
need for proper storage. Postharvest studies found that fluctuating temperatures during transit 
(1.6–27.6°C) impacted okra quality, while storage at 9–13°C with 85% RH minimized 
deterioration. Additionally, boron deficiency was identified as the cause of fruit deformities, 
with foliar fertilization successfully resolving the issue. These findings provide practical 
solutions for improving seedling establishment, reducing postharvest losses, and maintaining 
export quality. Integrating these strategies will enhance okra resilience, optimize marketability, 
and support sustainable agricultural development in the Philippines. 
 
Chapter 9: Recommendations 
The final chapter presents practical recommendations based on the study’s findings. It 
emphasizes the need for adopting seed priming techniques, implementing controlled storage 
environments, optimizing transit conditions, and improving nutrient management. Future 
research should focus on developing stress-tolerant okra cultivars, refining priming protocols, 
and expanding sustainable postharvest technologies. These recommendations aim to support 
Filipino farmers, exporters, and researchers in ensuring sustainable okra production and 
strengthening international trade. 
 


Study on the Evaluation of Various Strategies for Managing Abiotic Stress to Improve Seedling Production, Yield, and Postharvest Quality of Okra Grown in the Philippines

東京農業大学博士（農学）2025年

加藤, 久美子

カトウ, クミコ

日本人の腸内細菌叢・ビフィズス菌とその背景因子に関する研究

井上, 裕貴

イノウエ, ユウキ

 
 
 
 
 
 
 
肥満性 miRNA の卵⼦を介した世代間エピゲネティ
クス変動解明と酢酸による回復 
 
 
 
 
2025 年 
井上 裕貴 
 
 
  
【背景】 
⺟体の肥満は数世代にわたり過体重や⽣活習慣病のリスクとなる。近年の報告では⺟
性の肥満形質の世代間継承の原因が卵⼦発育期のエピゲネティクスな変化に起因して
いる可能性が⽰されているが、その機序については明らかでない。卵⺟細胞が発育する
唯⼀の環境は卵胞液(FF)であるため、この環境の変化が⺟性肥満による卵⺟細胞への作
⽤に寄与していると考えられる。マイクロ RNA (miRNA) は FF 中の主要な因⼦であ
り、遺伝⼦発現を制御することで、広範な細胞機能の調節を⾏う。⼀⽅で、ガンなど多
くの疾患において特異的な miRNA 発現が⾒受けられる。酢酸も miRNA と同様に FF
の主要因⼦であり、その飲⽔には抗肥満作⽤が⽰されているが、卵胞における酢酸の代
謝動態やその機能は明らかでない。本研究では肥満モデルラットとブタ卵⼦体外発育モ
デルの両⽅を⽤いて、⾼脂質環境に応じて発現増加する FF 中 miRNA を同定した。ま
た、この miRNA は肥満に関連する転写因⼦によって制御され、DNA メチル化関連因
⼦を介して卵⼦エピゲノムに作⽤することを⽰した。⼀⽅で、肥満モデルラットへの酢
酸給餌は⾼脂質環境によって増加した FF 中 miRNA 発現を抑制し、産⼦での卵⺟細胞
エピゲノム変化を改善することを⽰した。最後にブタ卵⼦体外成熟(IVM)への酢酸添加
によって、酢酸が代謝を介して卵⼦や初期胚の発育や DNA メチル化に作⽤することを
⽰した。 
【⽅法】 
第 2 章では⾼脂肪⾷を⽤いて肥満モデル(HFD)ラットを作出し、肥満が卵⺟細胞に
おける代謝やエピゲネティクスに及ぼす影響を検証するとともに、その背景としての卵
⼦微⼩環境中 miRNA の寄与を検証した。初めに、モデルラットから卵⺟細胞を採取し、
DNA メチル化レベル(5mC)と DNA メチル化関連酵素のタンパク質発現量を検証する
とともに、RNA-seqを⾏い差次的発現遺伝⼦を検証した。また、HFD ラットから産⼦
を産出し、耐糖性を検討するとともに卵⺟細胞の DNA メチル化レベルを検証した。次
に、HFD ラットから FF を採取し、miRNA-seqを実施することで差次的 miRNA 発現
を検証した。また、発現変動した miRNA を対象に、インシリコ解析を⾏うことで標的
遺伝⼦および転写因⼦を予測した。⾼脂質環境が直接的に卵⺟細胞 DNA メチル化や
miRNA 発現に寄与するかを検証するため、ブタ卵⺟細胞体外発育モデルに FF の等倍
から 2 倍程度に当たる脂肪酸カクテルを添加し、卵⺟細胞 DNA メチル化レベルや
miRNA 発現を検証した。最後に、miRNA が卵⺟細胞 DNA メチル化に直接寄与するの
かを検証するため、ブタ卵⺟細胞体外発育モデルに miRNA を導⼊し、卵⺟細胞 DNA
メチル化レベルを再検証した。 
第 3章では FF に豊富に含有し抗肥満作⽤を有する酢酸が HFD ラットで認められた
卵⺟細胞 DNA メチル化、FF 中 miRNA 発現変動および産⼦の形質変化に作⽤するの
か、HFD ラットに低濃度の酢酸を給餌することで検証した。飼養したラットから卵⺟
細胞および FF を採取するとともに、⼀部のラットを交配させ産⼦を得た。第⼆章と同
様に、卵⺟細胞では DNA メチル化レベルを、FF では miRNA 発現を検証した。産⼦で
は耐糖性を検証するとともに卵⺟細胞の DNA メチル化レベルを検証した。 
第 4章では、酢酸⾃体の卵⺟細胞の代謝や DNA メチル化への作⽤効果を検証するた
め、ブタ IVM に FF と同濃度の酢酸を添加した。⾷⾁センター由来のブタ卵巣から卵
⼦卵丘細胞複合体を採取し 44 時間の IVM を⾏った。酢酸は FF 中の濃度を⽰した既報
を元に、1mM の濃度を IVM 期間を通して添加した。得られた卵⼦は活性化処理を⾏
い、1 週間の体外発⽣(IVC)を⾏うことで、胚盤胞期胚まで培養した。初めに、発⽣能
の指標として卵⼦成熟率および胚盤胞期胚発⽣率を検証した。次に、代謝能の指標とし
て卵⼦および４細胞期胚において ATP 含量および脂質含量を検証するとともに、ミト
コンドリア機能の指標として、ミトコンドリア DNA コピー数(Mt-cn)、ミトコンドリ
ア膜電位、ROS含量およびアセチル化リジンレベルを検証した。また、酢酸が卵⼦代謝
に及ぼす遺伝的背景を検証するため、IVM 後の卵⼦を⽤いて RNA-seqを実施した。加
えて、予測されたパスウェイに関連するタンパク質発現量は免疫染⾊法を⽤いて追検証
した。最後に、酢酸⾃体が卵⺟細胞の DNA メチル化に及ぼす影響を検証するため、卵
⼦と４細胞期胚において 5mC と関連タンパク質発現量を検証した。 
【結果・考察】 
本研究では⺟体の肥満症が⼦孫に及ぼす影響の背景として、卵胞液(FF)中 miRNA
による卵⺟細胞 DNA メチル化変動の存在を明らかにした。また、酢酸摂取が上記の
機構に対して介⼊効果を有し、独⾃の代謝経路から卵⺟細胞の代謝や DNA メチル化
に作⽤することを明らかにした。 
第 2 章では HFD ラットを⽤いて、肥満が卵⺟細胞における代謝やエピゲネティク
スに及ぼす影響を検証し、これを制御する miRNA の探索を⾏った。HFD ラットでは
体重増加や⾎清中 NEFA の増加、卵⺟細胞直径の低下が認められた。通常⾷ラットと
HFD ラットの卵⺟細胞を⽤いた RNA-seqでは、HFD ラットにおいて卵⺟細胞の脂質
代謝、ミトコンドリア機能およびグローバル DNA メチル化に影響を与えることが⽰
された。これを裏付けるように、HFD ラットの卵⺟細胞では脂質含量や Mt DNAコ
ピー数が増加しており、DNA メチル化因⼦(DNMT1)のタンパク質発現低下を伴う
DNA メチル化の低下が認められた。HFD ラットの産⼦では体重増加や耐糖性低下と
いった肥満様の形質が認められたとともに、卵⺟細胞における脂質蓄積や DNA低メ
チル化も継承されることが明らかになった。卵⺟細胞 RNA-seqでの上流因⼦解析は
HFD による卵⺟細胞への作⽤の分⼦背景として微⼩環境中 miRNA の関与を⽰したこ
とから、実際に FF 中の miRNA 発現を miRNA-seqを⽤いて検証したところ、HFD
特異的に発現増加する miRNA(miR-148a-3p)を同定した。また、この miRNA は HFD
に関連する転写因⼦によって発現制御され、DNMT1を標的とすることがインシリコ
解析から明らかになった。ブタを⽤いた in vitro 卵⺟細胞発育系での検証は脂肪酸添
加による⾼脂質環境が卵⼦ DNA メチル化や DNMT1の低下を起こし、肥満性
miRNA の発現を増加させることが明らかとなった。また、miR-148a-3pの化学合成
体を mimicを卵⺟細胞発育系に導⼊することで、miR-148a-3pが標的として予測され
た DNMT1の発現を低下させ、卵⺟細胞の DNA低メチル化を引き起こすことが明ら
かとなった。 
第 3章では酢酸が HFD ラットで認められた肥満性 miRNA 発現の増加や産⼦の形質
変化に作⽤するのかを検証した。低濃度の酢酸を給餌した HFD ラット(HFD+A)では、
HFD ラットで増加した全ての肥満性 miRNA 発現の緩和が認められた。卵⺟細胞を⽤
いた RNA-seq では HFD ラットへの酢酸がミトコンドリアに関連する遺伝⼦発現に作
⽤することを予測した。実際に、HFD+A の卵⼦では HFD 卵⼦で認められた MtDNA
コピー数が改善した。これらの産⼦を検証すると、HFD+A ラットの産⼦では HFD ラ
ットの産⼦で認められた耐糖性異や卵⺟細胞 DNA 低メチル化が改善されたことから、
肥満形質の世代間伝承に酢酸の摂取が介⼊できることが明らかになった。 
第 4章では IVM への酢酸添加によって、酢酸による卵⼦への作⽤を検証した。体内
の FF と同程度の酢酸を IVM に添加すると胚発⽣能が向上し、卵⼦の脂質代謝やミト
コンドリア機能への作⽤が認められた。RNA-seq とタンパク質解析によって、酢酸に
よる卵⼦への作⽤の分⼦背景に AMPK 経路の活性化があることが明らかになった。ま
た、酢酸添加⾃体が卵⼦や初期胚の DNA メチル化に作⽤することが明らかになった。 
以上の研究により、肥満によって誘導される世代間エピゲネティクス変動には
miRNA を介した卵⺟細胞 DNA メチル化変動が寄与しており、酢酸はこれらの変化を
減弱させる効果を有することが明らかになった。 
 


肥満性 miRNAの卵子を介した世代間エピゲネティクス変動解明と酢酸による回復

野々村, 圭造

ノノムラ, ケイゾウ

明治農政における耕地整理法の展開過程に関する研究―富国強兵策に対する農学的評価―

武藤, 貴史

ムトウ, タカフミ

カプロン酸エチル高生成焼酎酵母の育種および実用化に関する研究

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