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

野地,秀和

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氏 名   野 地 秀 和 
学位（専攻分野の名称）   博 士（醸造学） 
学 位 記 番 号   甲 第 906号 
学位授与の日付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   清酒製造用酵母の分離のための新規集積培地開発
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農芸化学） 前 橋 健 二 
               教 授・博士（工学） 數 岡 孝 幸 
               教 授・博士（農学） 徳 岡 昌 文 
 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
清酒製造において清酒酵母は清酒の主成分となるアルコールの生成だけではなく，香味に
関わる多くの成分の生成に関与しており，清酒の酒質の形成に大きく影響を与えている。し
かし現在は，多くの酒蔵がきょうかい酵母を使用することで酵母が形成する風味の多様性が
減少していると考えられる。近年，他社製品との差別化，酒質のさらなる向上や多様化を目
的に，薬剤耐性取得を利用した既存酵母からの育種や，清酒醪からの新たな特性を持った酵
母の分離が試みられているが，それらの多くは親株がきょうかい酵母である。一方で，東京
農業大学の微生物工学研究室をはじめ，県の試験センターの研究者によって自然界からの新
規清酒製造用酵母の分離が試みられている。しかし，自然界からの分離の試みでは，清酒製
造に使用することができる酵母を分離できた例もあるが，目的の酵母を取得できない例も多
くあり，効率的な集積培養法や選抜法の開発が期待されている。そこで申請者は，清酒酵母
のビタミン要求性という特徴に着目して，新規の清酒製造用酵母の分離方法の開発，特に新
規集積培地の開発を行った。 
実用酵母のビタミン要求性は酵母によって異なるが，清酒酵母については，ビタミンを要
求しない性質を持つことが知られており，これを用いて集積培地の設計を行った。また抗菌
物質として微生物工学研究室で以前より使用している清酒酵母を除く各種酵母の生育を阻
害する Yeastcidin を添加した。新たに設計した集積培地を BY 培地として，各種実用酵母
を用いた増殖試験を行ったところ，清酒酵母（きょうかい酵母 6，7，9 号）および焼酎酵
母（SH4 株）の増殖は確認する事ができたが，SH4 株以外の焼酎酵母やビール酵母，ワイ
ン酵母等の増殖は確認できなかった。この結果より，分離の目的とする清酒製造用酵母を選
択的に集積できると考えられたため，実際に花を分離源に清酒製造用酵母の分離を試みるこ
とにした。結果として，清酒製造に用いることができる性質を持ち，かつカプロン酸エチル
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高生成の新規の清酒製造酵母の分離に成功した。BY 培地を用いた分離の結果，清酒製造に
利用できる酵母の分離に成功したことから，新たに設計した BY 培地は集積培地として利用
できることが確認できた。 
Yeastcidin は，清酒用種麹菌から分離された Aspergillus oryzae No.G 株によって生産さ
れる抗菌物質で，申請者が所属する研究室で長年，集積培地に添加して自然界から新規清酒
製造用酵母の分離に利用されてきた。本抗菌物質は，清酒酵母以外の酵母の生育を広く阻害
するため酵母分離に非常に有用であるが，市販されておらず，この抗菌物質を入手できない
他機関の研究者による新規清酒製造用酵母の分離を難しくしている要因であった。そこで申
請者は，抗菌物質を添加しない清酒酵母のビタミン非要求性のみを利用した新規集積培地
BV 培地を設計した。この培地についても各種実用酵母による増殖試験を行ったところ，清
酒酵母（きょうかい酵母 6，7，9 号）と焼酎酵母 A12 株，泡盛酵母 Aw1 株が増殖した。こ
のことからBY培地同様にBV培地でも清酒酵母を選択的に集積できると考えられたことか
ら，BV 培地を用いて自然界からの酵母を行えるか，花を添加して分離の試験を行ったとこ
ろ，高いアルコール発酵性を示す酵母の分離に成功した。このことから新たに設計した BV
培地は集積培地として利用できることが確認できた。 
さらに，自然界から分離した酵母が自然界にエスケープしたきょうかい酵母と異なる酵母
であることを判別するために，酵母の生理学的諸性質を用いた酵母識別の検討を行った。セ
ルレニンやシクロヘキシミド等を用いた試験を複数組み合わせることで，試験したきょうか
い酵母 18 株中 16 株について識別することができた。また，分離した 4 株の酵母について
も試験を行ったところ，1 株を除き，きょうかい酵母と異なる酵母であると判別できる結果
を得ることができた。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本博士論文は，自然界からの清酒製造用酵母取得のための新規集積培地を開発し，さらに
酵母の生理学的諸性質によって分離酵母と既存酵母とを識別する方法の確立を試みた研究
である。申請者は，清酒製造用酵母を自然界から取得する試みにおいてアルコール発酵性が
低い酵母や Saccharomyces cerevisiae以外の酵母が分離されることが多い問題に対し，特
にアルコール発酵性が低い酵母が取得されづらい集積培地の開発を目的に，清酒酵母のビタ
ミン非要求性に着目してビタミンを含まない新規集積培地を設計した。また，それを用いて
実際に清酒製造用酵母を分離できることも実証した。分離酵母と既存清酒酵母の識別法につ
いては，先行研究では既存 18株のうち 5株しか識別できない不完全なものであったが，新
規清酒製造酵母の探索・分離を試みる者であれば誰もが技術的に実施可能な酵母の生理学的
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諸性質に関する複数の試験によって，既存 18株のうち 16株を識別できる方法を確立した。
さらに実際に分離酵母と既存酵母の識別も可能であることを示した。本研究の結果は，研究
題材となるアルコール高発酵性酵母を増やす手段として有効であり，学術的にも産業的にも
意義があると考えられる。これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査委員一同は博士
（醸造学）の学位を授与する価値があると判断した。 


Japanese

清酒製造用酵母の分離のための新規集積培地開発

木住野,円華

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氏 名   木 住 野  円 華 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   甲 第 908号 
学 位 授 与 の 日 付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   ケニア農村における母子の栄養不良の解決に向けた食生活課題 
の解明 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（栄養） 髙 田 和 子 
               教 授・博士（医学） 日 田 安寿美 
               教 授・博士（農学） 入 江 憲 治 
               教 授・博士（農学） 松 田 浩 敬 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
背 景 
ケニアでは，栄養不良の二重負荷が課題である。低栄養課題は改善傾向であるものの，
2022 年時点で 5 歳未満児の 18%が発育阻害(年齢相応の身長に対して z スコアが−2 未
満)であり，依然として公衆衛生上の課題である(Kenya Demographic Healthy Survey)。発
育阻害は，出生前後の低栄養や感染症の長期的影響を反映しており，疾病や死亡のリスクを
高めるだけではなく，発達や学習能力の遅れにも影響し，長期的には生活習慣病のリスクを
高める可能性も指摘されている。一方で，生活習慣病のリスクは上昇傾向であり，2022 年
時点で成人女性の 45%が過体重または肥満であったと報告されている。近年は，地域内の
みならず世帯内の栄養不良の二重負荷がケニア農村でも報告されており，低栄養と過栄養の
リスクや負担を同時に軽減する解決策が求められる。 
ケニア国内を地域別にみると，成人女性の過体重または肥満の割合が 10~65%，5 歳未満
児の発育阻害の割合が 10~37%と地域差が大きい。気候や民族が多様であることから環境
や生活習慣の違いが影響していると考えられ，地域の食文化や食物へのアクセスに基づいた
食生活の改善が必要と考えられる。 
ケニア農村では多くの世帯が小規模な自給自足農家であり，栽培作物や購入食材は気候な
どの環境や経済状況によって異なる。そのため，地域ごとの食材の入手源による食習慣の特
性や経済状況による影響を捉えることが重要である。また，同じ世帯の母子は，同じ食品へ
アクセスできることから食事摂取状況は類似すると考えられる。しかし，先行研究では摂取
する食品の種類は母子間で必ずしも一致しないことが報告されている。母子間で栄養素摂取
状況は異なる可能性があり，量的な関連性も明らかにされていない。 
低中所得国における子どもの栄養不良の食事要因については，横断的な食品摂取状況と栄
養不良の関連を検討した研究が多くみられる。しかし，幼い子どもは経時的に体格が変化し，
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短期間でも成長の遅れを取り戻すことがあることから，栄養状態の変化と習慣的な摂取状況
との関連の検討が必要である。 
 
目 的 
本研究は，ケニア農村 2 地域 (半乾燥地域のキツイ郡と湿潤地域のビヒガ郡)  における
母子の栄養不良の解決に向けた食生活課題を解明することを目的とし，1)栄養素の供給源や
食材入手による地域の食習慣の特性を明らかにし，2)  母子の栄養課題の社会経済的背景因
子を検討し，3)  母子の食事摂取状況の関連と 4)  子どもの栄養状態の変化と食事の関連
を検討した。 
 
課題 1.栄養素の供給源や食材入手による食習慣の地域特性 
目的：対象地域における食事摂取状況の特性を定量的に評価し，食材の入手状況と関連付け
て検討すること。 
方法 
2019 年 8 月，調査員が対象地域の各農家(ビヒガ 11 世帯，キツイ 10 世帯)にそれぞ
れ約 1 週間滞在し，秤量食事記録を行った。対象世帯の成人女性の栄養素摂取状況を地域
間で比較し，食品及び料理の摂取状況や食材の入手源の違いとの関連を検討することで対象
地域における食習慣の特性を明らかにした。地域間の摂取量の比較には対応のない t 検定
または Mann–Whitney U  検定を用いた。統計解析には，IBM SPSS Statistics ver. 28 を
用いた。本研究は，東京農業大学倫理委員会(承認番号:1818)とナイロビ大学倫理委員会(承
認番号:KNH-ERC/A/129)による承認を得て実施された。 
結果・考察 
エネルギー摂取量に有意な地域差はみられなかったが，キツイの対象者の方が，動物性た
んぱく質比率，ビタミン B2，B12，C 摂取量が低値だった(p<0.05)。 
キツイでは豆の摂取が多く，豆料理はエネルギー，たんぱく質，カルシウムの 30%以上
を供給していた。ビヒガでは，魚の摂取習慣があり，ビタミン B12 の 17%を供給してい
た。両地域とも，緑色葉野菜はカルシウムとビタミン A の約 20%，ミルクティーは，カ
ルシウムとビタミン A の 20~40%，ビタミン B12 の 50%以上を供給していた。また，
ビヒガの方がミルクティーのエネルギー及びたんぱく質供給割合が高かった。 
食材毎の入手源を調べた結果，キツイではキマメやヤギ乳，ビヒガではとうもろこしと緑
色葉野菜類が頻繫に自給され消費されていた。よく購入される食材として，小麦加工品，米
などが挙げられ，地域差はみられなかった。 
以上より，キツイの食習慣の特性として，自給自足の豆の摂取が多く，たんぱく質やカル
シウムの主要な供給源であった。ビヒガの食習慣の特性として，キツイと比べ，とうもろこ
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しと緑色葉野菜の自給自足依存が高いこと，魚の摂取習慣により動物性たんぱく質比率が高
く，ビタミン B12 摂取量が多いことが示された。さらに，砂糖入りミルクティーのエネル
ギーとたんぱく質の供給割合が高いことが示された。購入食材に地域差はなく，市場での食
品入手性は類似していると示唆された。 
 
課題 2～4 の調査概要 
課題 2~4 は同じ調査データを用いた。本調査は，新たな食事評価アプリを活用した栄養
教育によるバランスの良い食生活のための態度・行動変容を目的とした介入研究の一環とし
て実施した。5 歳未満児がいる世帯からランダム抽出された各地域 200 世帯を調査対象と
した。うち半数の世帯が介入群にランダムに割り付けられた。本研究はすべて介入群の 
12~59 か月の子どもと女性の保護者を対象とした。 
調査員が各対象世帯に訪問して調査を実施した。2021 年 8 月に対象者の参加登録，2021 
年 11~12 月と 2022 年 2~3 月に食事調査，身体計測，介入(食事評価と栄養教育)を実施
した。2022 年 6 月と 2022 年 10~11 月にも身体計測と介入を実施した。本研究は，東
京農業大学倫理委員会(承認番号:2113)と Amref ヘルスアフリカ(承認番号:P947/2021) に
よる承認を得て実施された。 
社会経済的因子：2021 年 8 月に，世帯構成および教育レベル，職業など社会経済的背景
因子を聞き取った。世帯の裕福度指数を，一部屋あたりの人数，電気，スマートフォン，テ
レビ，家畜の所有，土地面積から主成分分析を用いて複合指標を算出し，低群，中間群，高
群の 3 分位に分類した。 
栄養状態の評価：成人女性に対しては，身長と体重から BMI を算出し，WHO の基準に
基づいて低体重，過体重，肥満を評価した。子どもに対しては，身長と体重を測定し，WHO 
growth standard による年齢相応の身長の z スコア(Height-for-age z score; HAZ) を算出
し，−2 未満を発育阻害とした。世帯内の栄養不良の二重負荷は，母親の過体重または肥満
と子どもの発育阻害の組み合わせと定義した。 
食事摂取状況の評価：2021 年 11~12 月と 2022 年 2~3 月に，それぞれ不連続 2 日の 
24 時間思い出し法による食事調査を実施した。子どもの摂取状況も保護者が回答した。ケ
ニアの食品成分表を用いて栄養素等摂取量をした。食品は 17 食品群に分類し摂取量を求
めた。調査日 4 日間(2 日×2 季節)の食事データより 1 日当たりの習慣的な摂取量を推定
した。栄養素摂取状況の適切性の評価として，11 微量栄養素について，それぞれの必要量
を満たす確率を算出し，全体の平均値を求め，微量栄養素摂取の必要量を満たす平均確率と
した。 
 
 
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課題 2. 母子の栄養課題の社会経済的背景因子 
目的：対象地域における母子の栄養課題の社会経済的背景因子を検討すること。 
方法：社会経済的背景に関する情報と 1 回の身体計測データが得られた 189 世帯より，
妊婦，生年月日が不明瞭の子ども，12 か月未満の子どもを除外し，子どもと保護者 168 組
(キツイ 85 組，ビヒガ 83 組)を対象とした。子どもの HAZ と保護者の BMI それぞれ
を目的変数とした重回帰分析を行い，栄養課題の社会経済的背景因子を検討した。また，世
帯の裕福度指数による食品群別摂取状況の違いを傾向性の検定により調べた。 
結果・考察：対象世帯の特性として，キツイではヤギの所有率が高く，ビヒガでは 牛の所
有率が高かった。保護者の約 9 割は子どもの母親で，約 4 割は授乳中だった。子どもの
発育阻害の割合は，両地域とも約 30%で地域差はみられなかった。保護者の過体重または
肥満の者の割合は，キツイで 27.1%，ビヒガで 48.2%とビヒガの 方が高値だった。世帯内
の発育阻害と過体重/肥満の二重負荷の割合は，キツイで 4.7%，ビヒガで 14.5%とビヒガ
の方が高値だった。キツイでは，裕福度指数と子どもの HAZ (標準化偏回帰係数(β) =0.188, 
p=0.09)及び保護者の BMI (β =0.236, p=0.03)に正の関連がみられ，牛を所有する世帯で
は子どもの HAZ  が高かった(β=0.340, p=0.004)。ビヒガでは，裕福度指数と保護者の 
BMI  に正の関連がみられ(β=0.213, p=0.06)，5 歳未満児が複数いる世帯で子どもの 
HAZ が低かった(β =−0.251, p=0.03)。キツイでは世帯が裕福なほど小麦，動物性食品(肉，
魚，卵)の摂取率が高く (p<0.05)，とうもろこし摂取量が有意に少なかった(p=0.002)。ビヒ
ガでは裕福なほど，小麦，米の摂取率が高い傾向はあったが，動物性食品摂取との関連はみ
られなかった。世帯の裕福さに関わらず，キツイに比べ，動物性食品と菓子類(ドーナツ，
ケーキ等)の摂取率が高く，砂糖摂取量も多かった。 
以上より，キツイでは貧しい世帯や牛を飼っていない世帯では動物性食品が入手しにくく，
子どもは発育阻害になりやすいことが示唆された。一方，ビヒガでは，子どもが多い世帯で
は HAZ が低値であり，不十分な子どものケアや食事量が子どもの発育阻害に影響してい
る可能性が考えられた。地域に関わらず，小麦加工品など購入食材の高摂取と肥満が関連す
る可能性が考えられた。ビヒガでは，過体重および肥満の者の割合や世帯内の栄養不良の二
重負荷の割合が高く，菓子類や砂糖摂取が多い食習慣や，世帯の裕福さに関わらず子どもの
発育阻害が分布することが影響していると考えられた。 
 
課題 3. 母子間の食事摂取状況の関連 
目的：子どもと保護者のペアの食事摂取量の関連を検討すること。 
方法：2021 年 11 月と 2022 年 2 月の 2 季節で実施した食事調査を完了した子どもと
保護者 142 組(キツイ 77 組，ビヒガ 69 組)を対象とした。 
スピアマンの相関係数により母子の食事の相関関係を検討した。対応のある t 検定また
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は Wilcoxon の符号付順位和検定を用いて，食事摂取状況の母子間の違いを検討した。重
回帰分析を用いて，地域，年齢，栄養状態等で調整した保護者と子供のエネルギー及び栄養
素摂取の関連を検討した。 
結果・考察：栄養素摂取状況は母子間で正の相関を示し，2 歳以上の子どもでは相関がより
強かった。また，微量栄養素の必要量を満たす平均確率は，保護者では 44~49%に対し，
子どもでは 61~66%で子どもの方が高かった(p<0.01)。重回帰分析の結果，子どものエネル
ギー摂取量(β =0.516, p<0.01)，微量栄養素の必要量を満たす平均確率(β=0.265 (エネルギ
ー調整後), p<0.01)は保護者のエネルギー摂取量，微量栄養素の必要量を満たす平均確率と
それぞれ正の関連がみられた。以上より，地域や年齢等に関わらず母子の食事は密接に関連
し，保護者の方が栄養素摂取の適切性は低く，保護者の食事改善の重要性が示された。果物，
動物性食品，砂糖，嗜好飲料類の摂取量において特に強い母子相関がみられ，それらの摂取
は世帯レベルの果物や動物性食品の入手可能性や嗜好飲料の飲み方による影響が強いと考
えられた。 
 
課題 4. 子どもの栄養状態の変化と食事の関連 
目的：子どもの栄養状態の変化と食事摂取状況の関連を調べ，子どもの栄養不良の食事要因
を明らかにすること。 
方法：2 季節の食事調査と 3 回以上の身体計測を完了した母子 135 組を対象とし，子ど
もの栄養状態の変化によって群分けを行った。共分散分析を用いて食事摂取状況の群間比較
を行い，ボンフェローニ法による多重比較をした。重回帰分析を用いて，摂取量に群間差が
あった項目と社会経済的背景因子との関連を検討した。 
結果・考察：調査期間を通して一度も発育阻害にならなかった子どもは 85 名(標準成長群)，
発育阻害から改善した子どもは 20 名(改善群)，一貫または悪化して発育阻害だった子ども
は 30 名(発育阻害群)だった。 
地域や年齢等に関わらず，子どものエネルギー，乳類摂取量は他 2 群に比べて発育阻害
群で有意に少なかった(p<0.05)。同様に，母親の乳類摂取量も改善群に比べて発育阻害群で
有意に少なかった(p=0.008)。キツイでは世帯が裕福なほど，ビヒガでは世帯人数が少ない
ほど，母子の乳類摂取量が多かった。以上より，子どもの十分なエネルギー摂取と母子の乳
類摂取の増加が発育阻害に対処するための優先事項と考えられ，地域ごとの社会経済的背景
を踏まえた取り組みが求められる。 
 
総 括 
本研究では，ケニア農村 2 地域における母子の栄養不良の解決に向けた食生活課題を解
明することを目的とした。不十分な乳類摂取が子どもの発育阻害に，小麦加工品などの高摂
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取が保護者の肥満に影響していることが示唆された。 
半乾燥地域のキツイでは，食材の購入依存が高く，魚の摂取習慣がなく，食品摂取の経済
的格差が顕著であった。裕福な世帯ほど，乳類を含む動物性食品や小麦加工品の摂取が多く，
子どもは発育阻害になりにくく，保護者は肥満になりやすいと考えられた。 
一方，湿潤地域のビヒガでは，主食のとうもろこしや葉野菜，牛乳など多様な食材を自給
自足しており，食品摂取の経済的格差が小さかった。家族が多い世帯では 1 人当たりの乳
類摂取量が少なくなりやすく，子どもは発育阻害になりやすいと考えられた。また，裕福さ
に関わらず砂糖や菓子類摂取が多い食習慣が肥満に影響していると考えられた。 
以上より，母子の栄養不良を解決するためには，食品選択やレシピの改善を含む栄養教育
に加えて，キツイでは牛乳を安価で入手できるような食環境の整備，ビヒガでは家庭での牛
乳生産量の増加など，栄養課題の環境的要因や社会経済的要因を踏まえた食生活改善が求め
られる。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究は，Alliance of Bioversity International and CIAT ，JICA，東京農業大学の連
携協定により実施された Agrobiodiversity and Diet Diagnosis for Interventions Toolkit 
(ADD-IT)プロジェクト研究の一環で実施された。ケニア農村のキツイ郡（半乾燥地域）とビ
ヒガ郡（湿潤地域）における母子の栄養不良の解決に向けた食生活課題を解明することを目
的として調査研究を行い，以下の知見を示した。まず，参与観察によりキツイとビヒガを比
較する事で食習慣の特性を示した。自給自足の食品が異なり，購入食材には地域差がみられ
ない事を示した。次に，12-59か月児と女性の保護者を対象に栄養課題の社会経済的背景因
子を検討した。両地域とも約 30%の子どもが発育阻害であり，キツイでは貧困世帯で，ビヒ
ガでは子どもが多い世帯で発育阻害のリスクが高い事を示した。2地域とも裕福な世帯ほど
保護者の肥満リスクが高く，キツイは穀類，ビヒガは砂糖や菓子類の高摂取との関連を示し
た。母子間の食事の関連を検討し，地域に関わらず栄養素摂取状況は母子間で正の相関が確
認された。子どもの発育阻害に対する母子の食事要因を検討し，保護者は穀類や砂糖類の摂
取量を抑制する事，母子では動物性たんぱく質，乳類摂取量が有意に少ないといった課題を
示し，関連食品の摂取を強化する事，家畜に穀類を与えるなど栄養改善による乳の生産量を
強化するといった環境的要因や社会経済的要因を踏まえた食生活改善の可能性を示した。 
これらの研究成果を詳細に検討した結果，審査員一同は博士（農学）の学位を授与する価
値があると判断した。 


ケニア農村における母子の栄養不良の解決に向けた食生活課題の解明

飯田,拓詩

農業法人の人事管理に関する研究― 雇用システム論による分析 ―

東京農業大学博士（環境共生学

渡邊,ゆかり

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氏 名   渡 邊  ゆ か り 
学位（専攻分野の名称）   博 士（環境共生学） 
学 位 記 番 号   甲 第 918号 
学位授与の日付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   メタボリックシンドロームの改善を目的としたウコンの有効利 
用法に関する諸研究 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農芸化学） 武 田 晃 治 
               教 授・博士（農芸化学） 古 庄   律 
               教 授・博士（農芸化学） 山 内   淳 
               准 教 授・博士（応用生命科学） 谷 岡 由 梨 
                    医 学 博 士  山 原 篠 二＊ 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
第 1章 序論 
20 世紀後半に入り先進諸国は飽食の時代を迎え，近年，日本においても食の欧米化やラ
イフスタイルの変化により肥満，糖尿病，高血圧症などの生活習慣病患者が増加の一途を辿
っている。また，甘味料として果糖ブドウ糖液を添加した，いわゆるソフトドリンクの摂取
増加により，飲酒以外の生活習慣病が原因で発症する非アルコール性脂肪性肝疾患（NAF- 
LD）が 21 世紀において，もっとも一般的な肝疾患になりつつある。その内，1～2 割が非
アルコール性脂肪性肝炎（NASH）を発症するといわれている。日本における NAFLD の
有病率は 9～30%であり，NASH の有病率は世界的に 3～5%であることから，日本では 100
万人くらいと推定されている。危惧すべきは，全世界での NAFLD の推定有病率は，2000
～2005 年の 20.3%から 2011～2015 年では 26.8%へと増加していることから，NAFLD の
増加と並行して NASH の有病率も増加している可能性が高いと考えられることである。 
 NASH は肝硬変から肝がんに進行する疾患であり，日本でも関心の高い肝疾患であるが，
治療法が確立されていないのが現状である。そこで，肝機能改善効果があることから機能性
食品として親しまれているウコンに着目した。 
ウコンは，ショウガ科ウコン属の多年草で根茎を香辛料，繊維類の染料として古くから利
用してきた他に，生薬として様々な疾病の治療薬として用いられてきた。ウコンの主要な機
能性成分であるクルクミンは，抗酸化作用，抗アルツハイマー作用，抗炎症作用，抗腫瘍作
用，肝機能亢進作用，血糖値低下作用など様々な機能を備えていることが報告されており，
その有効性が明らかにされつつある。 
一方，近年ではクルクミンの他に精油成分としてターメロンやビサクロンなどのセスキテ
ルペン類が数多く含まれていることが発見され，抗コレステロール，消化促進作用，抗炎症
 ＊ 認定 NPO 法人天然薬用資源開発機構 理事長 
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作用，胆汁分泌促進作用，健胃作用などが報告されている。しかし，これらの有効性の知見
数はまだ少ない。 
ウコンは西南・東南アジアでの生産が盛んであり重要な輸出品目である。しかし，これら
の生産地域の多くは後発開発途上国（LDCs）であり先進国に比べて生活水準は低い現状に
ある。LDCs の生活水準向上の手段としての外貨獲得のためには，高品質の農産物などを生
産し，輸出する必要があり，ウコンもその一つと言える。そのために，高品質のウコンを生
産し，生薬として高価に売買されるものと一般使用品に選別する必要がある。 
本研究では，①ウコン中の精油成分がメタボリックシンドロームの改善に対する有効性の
解明，②高品質のウコンの選別を生産地で簡便迅速に行うためのクルクミンの簡易定量法の
開発，を主な目的として実験を行い，以下のような結果を得た。 
 
第２章 クルクミンの吸収に及ぼす食品加工法の影響 
目的：ウコンの主成分のひとつであるクルクミンは消化管での吸収率が非常に低いという欠
点がある。そこで，加工技術（瞬間乾燥粉砕法）によって吸収率の改善ができるかを検討し
た。 
方法：乾燥ウコンをミルで粉末化した試料と瞬間乾燥粉砕法により加工したウコン粉末試料
を SD 系ラットに 30mg/kg の投与量で水に懸濁して経口投与し，投与 2，4，6 および 8 時間
後に採血して血中クルクミン濃度を LC/MS/MSで測定した。 
結果：血中濃度は投与後 2時間では乾燥ウコンが瞬間乾燥粉砕法による試料よりも高値を示
したが，その後の推移はほぼ同様であった。 
結論：瞬間乾燥粉砕法による加工技術では吸収を高めることはできなかった。 
 
第３章 フルクトースの吸収に及ぼすウコンの影響 
目的：近年，日本では食生活の変化により，清涼飲料水，スナック菓子，レトルト食品など
を摂取する機会が多い。これらには，砂糖と同等の甘味度があり廉価に製造されるトウモロ
コシ，ジャガイモ，サツマイモのデンプンを酵素分解してグルコースとし，さらにその一部
をフルクトースに異性化した果糖ブドウ糖と呼ばれる異性化糖液が広く使用されている。フ
ルクトースは肝臓で代謝されブドウ糖の解糖系に取り込まれるため直接は血糖を上げない
とされてきたが，大量に摂取すると肝臓で速やかに脂肪合成経路を介して脂肪に変換され，
余剰分は脂肪細胞に貯蓄されるため，肥満等のメタボリックシンドロームのリスクファクタ
ーの一つとなっている。そのため，フルクトースの吸収を抑制する成分の探究が進められて
いるが，現在は生薬の一つであるダイオウやユーカリ葉エキスなど一部にその効果が報告さ
れているにしかすぎない。そこで本研究では，ウコン抽出画分がフルクトース吸収に及ぼす
かについて検討した。 
- 3 - 
 
方法：SD 系ラットに大豆油またはメチルセルロース（MC）を対照群として，ヘキサン画
分を 10mg または 100mg/kg・BW）で経口投与し，その 30 分後に 40％フルクトース水溶
液を経口投与した。投与前，フルクトース投与 90 分後に採血し，血清中フルクトース濃度
を EnzyChrom Fructose Asaay Kit（フナコシ）を用いて測定した。 
結果：大豆油および MC に懸濁したヘキサン画分の投与した後にフルクトースを投与した
90 分後の血清中フルクトース濃度は，いずれも投与前と比べて差がない，もしくは上昇す
る傾向が見られた。フルクトースの吸収を抑制する効果は認められなかった。 
結論：今回の実験では，ウコン抽出物はフルクトースの吸収抑制に効果を示さないことが示
唆された。 
 
第４章 ウコン抽出物の NASH モデルラットに対する効果 
NASH の発症機序については，肥満，糖尿病，高血圧症などの生活習慣病により肝臓内
に中性脂肪が蓄積して脂肪肝となり（first hit），さらに炎症性サイトカインや酸化ストレス
など（second hit）により NASH になるという two-hit theory が一般的である。さらに最
近では，腸内細菌叢の乱れや腸管や脂肪組織から放出される多数の因子の影響によるなど，
より複雑な multiple parallel hits 説も提唱されている。 
本研究では，NASH モデル動物に対して，ウコン末から 50%エタノール画分および 50%
エタノール画分から n-ヘキサンにより分画したヘキサン画分を投与し，それらの肝機能に
及ぼす効果を 2 種類の NASH モデルラットを用いて検証した。 
1．ウコンの精油成分の食餌誘導性 NASH モデルラット（SHRSP5/Dmcr）に対する効果 
目的：ウコン末の 50%エタノール抽出画分，50%エタノール画分から n-ヘキサンに転溶し
て得られたヘキサン画分およびウコン末の水抽出画分からクロロホルムに転溶して得られ
たビサクロン画分を食餌性誘導 NASH モデルラットとして報告されている SHRSP5/Dmcr
を独自に設計したコリン欠乏高脂肪・高フルクトース飼料で飼育し，肝機能および脂質代謝
におよぼす影響について検討した。 
方法：SHRSP5/Dmcr 雄性ラットを 5 群に分け，コリン欠乏高脂肪・高フルクトース飼料
に 50%エタノール画分，ヘキサン画分，ビサクロン画分およびウコン末を添加した飼料で
飼育し，12 週間後，採血および解剖を行い，肝臓と脂質の重量，血清 ALT，AST，TG，肝
臓 TG，TBARS 値，脂質代謝関連遺伝子発現量，肝臓の病理組織学的検査を実施した。ま
た，飼育期間中に経時的に収縮期血圧を測定した。 
結果：ヘキサン画分群およびビサクロン画分群において，肝臓の TBARS 値が有意に減少し
た。また，PPAR-αの増加傾向，PPAR-γの減少傾向を示した。病理組織学的検査において，
脂肪蓄積による大空胞の減少，脂肪化および線維化の抑制が認められた。さらに，ビサクロ
ン画分および 50%エタノール画分においては収縮期血圧の有意な上昇抑制が認められた。 
- 4 - 
 
2．ウコン精油成分が NASH 誘導飼料を摂取させた正常ラット（SD）に与える影響 
目的：前節において筆者らが独自に設計した飼料組成は，NASH モデルラットを容易に
NASH に誘導できる飼料であることが判明した。そこで，本節では正常ラットに本 NASH
誘導飼料を摂取させた場合にも NASH を誘導できるか，またウコン精油成分投与の影響に
ついて検討した。 
方法：SD 系雄性ラットを 4 群に分け，コリン欠乏高脂肪・高フルクトース飼料に 50%エタ
ノール画分，ヘキサン画分およびウコン末を添加した飼料で飼育し，10 週間後，採血およ
び解剖を行い，肝臓と脂質の重量，血清 ALT，AST，TG，肝臓 TG，TBARS 値，脂質代
謝関連遺伝子発現量，肝臓の病理組織学的検査を実施した。 
結果：ヘキサン画分において脂肪重量の減少，肝臓中 TG の低下が見られた。また，50％エ
タノール画分，ヘキサン画分で PPAR-α活性の有意な上昇，PPAR-γの低下傾向が認めら
れた。病理組織学的検査において，脂肪蓄積による大空胞の減少，脂肪化および線維化の抑
制が認められた。 
結論：ヘキサン画分およびビサクロン画分の投与は，NASH モデルラット（SHRSP5/Dmcr）
において，脂質代謝を促進することにより肝臓に脂肪化を抑制させることが示唆された。ま
た，ビサクロン画分および 50％エタノール画分については，有意な血圧上昇抑制作用が認
められた。また，独自に設計した飼料は正常な SD ラットも NASH に誘導することが可能
であることが確認され，ヘキサン画分の投与は，脂質代謝を亢進することによって肝脂肪化
と線維化を抑制させることが示唆された。 
 
第５章 生産地域での高品質化を図るための簡易定量法の開発 
目的：ウコンの栽培を行っている西南・東南アジア諸国の多くは，未だ LDCs にあたり，
特に山村地域の生活水準は低い。なかでも，タイ，ラオス，ミャンマーの国境山岳地帯はゴ
ールデントライアングルと呼ばれる麻薬の原料となるケシの栽培地と知られ，現在でも合成
麻薬の取引によって生計を立てる者も多い。その打開策として，ケシに代わって生薬として
高価で売買されるウコンを積極的に栽培し，輸出することは外貨獲得の一手段で，付加価値
のある高品質のウコンを生産することは現地の農民の生活向上につながるものと考えられ，
日本政府も援助してきた。ウコンは主成分であるクルクミン含量が多いものが高品質とされ
ることから，クルクミン含量の定量が必要となる。成分分析による品質管理を現地で行い，
高品質のウコンだけを選別して輸出するには，経済的，技術的に乏しい現地の検査施設等で
も行える簡便迅速なクルクミン定量法の確立が必要と考えた。クルクミン含量は日本薬局方
では高速液体クロマトグラフィー（HPLC）法にて測定することが定められているが，HPLC
は高価な測定機器であることと併せて有機溶媒などランニングコストが高いため，廉価な分
光光度計を用いる測定法について検討した。 
- 5 - 
 
方法：乾燥ウコンをコーヒーミルで粉砕し，メタノール/酢酸混液（99：1）を加えて攪拌抽
出した。HPLC 法ではこの抽出液を，分光光度計法では抽出液をさらに 40 倍希釈したもの
をサンプルとした。HPLC 法は日本薬局方に準拠し，分光光度計法は波長 430nm で測定し
た。 
結果：HPLC 法と分光光度計法の回帰分析の結果，決定係数（Ｒ2）は 0.9794 となり，高い
正の相関性が認められた。 
結論：HPLC 法ではクルクミノイドを分離して測定するが，分光光度計では分離すること
ができない欠点がある。しかし，分光光度計を用いてもウコン中のクルクミン含量を推定す
るには十分な精度と考えられた。 
 
第 6章 総括 
本研究では，近年，日本において健康問題となっているメタボリックシンドロームの改善
を目的として，肝機能改善効果があるウコンについて検証し，さらにウコンの生産地域が西
南・東南アジアの後発開発途上国地域であることから，その地域の経済発展とその山村部の
住民の生活水準向上のために，この地域で栽培されるウコンの高品質化を図るための手法と
して，ウコンの品質の基準となるクルクミン含有量を現地で簡便迅速に測定する方法の開発
と併せて，ウコンの高付加価値を付けるための有効利用法に関する諸研究を行った。 
第 2 章では，ウコンの主要な機能性成分であるクルクミンの吸収を向上させるための加工
方法について検討し，瞬間乾燥粉砕法によって微粉末化したウコン粉末をラットに投与し，
血中クルクミン濃度の経時的変化を調べた。その結果，瞬間乾燥粉砕法で調製した場合でも
血中クルクミン濃度は対照群との間に差は認められなかった。 
第 3 章では，近年フルクトースの過剰摂取が原因の一つとされるメタボリックシンドロー
ムを予防するためにウコン抽出物にフルクトースの吸収抑制作用があるかについて検討し
た。その結果，ウコンの精油成分はフルクトースの吸収を阻害しないことが明らかとなった。 
第 4 章において，ウコンは抗酸化作用，抗アルツハイマー作用，抗炎症作用，抗腫瘍作用，
血糖値低下作用など様々な機能を備えており，古くから生薬として利用されていること，ま
た，近年ではウコン精油中にはターメロンなどのセスキテルペン類が数多く含まれており，
抗コレステロール，消化促進作用，抗炎症作用，胆汁分泌促進作用などが知られており，そ
の一つであるビサクロンはアルコール性肝障害や二日酔いに対する効果が報告されている
ことに着目し，メタボリックシンドロームが原因となる NASH に対する効果を期待して，
独自に設計した NASH 誘導飼料をラットに与え，肝脂肪化と肝線維化に及ぼすウコン精油
成分の影響について検討した。その結果，ヘキサン画分およびビサクロン画分において肝臓
の脂肪化および線維化を抑制させることを見出した。さらにビサクロン画分については，血
圧上昇抑制作用があることを初めて明らかにした。 
- 6 - 
 
第 5 章では，公定法では HPLC 法でクルクミン含有量を測定することになっているが，
より簡便な方法として吸光光度計によってクルクミン総量を測定する方法を検討した。その
結果，HPLC 法と吸光度測定法との間に高い正の相関関係が認められたことから，廉価で
簡便な分光光度計法が利用可能であることが示唆された。 
以上のことから，本研究ではウコンの精油成分には脂質代謝異常に起因する NASH の進
行を抑制するという新たな知見が得られた。さらに，高品質なウコンの生産地での選別方法
を確立したことにより，ウコンの付加価値を高めることができた。このことは，持続可能な
開発目標（SDGs）である「1．貧困をなくそう。2.飢餓をゼロに。3.すべての人に健康と福
祉を。17.パートナーシップで目標を達成しよう。」に通じる意義のある研究であると確信す
る。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究は，食品や生薬として利用される秋ウコンを研究材料とし，メタボリックシンドロ
ームの改善へのウコンの有効性，および生産地域である開発途上国における品質管理を行う
ための簡便・廉価なクルクミンの定量法を開発することを目的に研究を行い，以下の 4点が
新たに明らかとなった。1．非アルコール性脂肪性肝炎（NASH）のモデルラット（SHRSP5- 
/Dmcr）を使用し，3 種類のウコン抽出画分を独自に設計した飼料に添加して摂取させた結
果，ビサクロン画分，ヘキサン画分に肝脂肪化と線維化の抑制効果が得られた。2．ビサク
ロン画分，エタノール画分では血圧上昇抑制効果が得られた。3．正常ラット（SD）に対し
て考案した NASH 誘導飼料を与えた場合にも NASH を発症させることが可能であることが
明らかとなり，ヘキサン画分に肝脂肪化と線維化抑制作用が認められた。4．公定法である
HPLC 法によるクルクミン定量値に対して，分光光度計で測定した総クルクミン値には高い
正の相関性が認められ，簡便・廉価な方法として生産国でも品質管理に活用できることが明
らかとなった。本研究では，生体調節機能に関するウコンの効力に関する新知見と生産国で
の品質管理力を向上できる可能性を明らかにした。 
よって，審査委員一同は博士（環境共生学）の学位授与に値すると判断した。 


メタボリックシンドロームの改善を目的としたウコンの有効利用法に関する諸研究

石川,恵里加

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氏 名   石 川  恵 里 加 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   甲 第 905号 
学 位 授 与 の 日 付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   オオムギ病害抵抗性化合物グラミンの新規生合成酵素の同定 
と機能解析 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 松 島 芳 隆 
               教 授・博士（農学） 樋 口 恭 子 
               教 授・博士（農学） 横 田 健 治 
                 教 授・博士（農学） 須 恵 雅 之 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
背景・目的 
植物は非常に多様な構造と生物活性を持つ二次代謝産物を生産・蓄積している。人類はこ
れまでに，植物二次代謝産物を医薬品や農薬，またはそれらの原料などとして利用してきて
いるが，植物自身への機能としては，病害抵抗への寄与があげられる。このような二次代謝
化合物の機能（生物活性）の多様性は，化合物構造の多様性，ひいては生合成経路の多様性
に由来する。そのため，植物間のゲノム情報比較などを通じて二次代謝の進化を明らかにす
る研究も行われているが，そこでは二次代謝化合物の基本骨格形成に関わる生合成経路の情
報が必要である。しかし，多様な骨格構造が存在するために，どのような反応を経て生合成
されるのか未解明な二次代謝産物も残されている。 
オオムギ (Hordeum vulgare)の中には，トリプトファン(Trp)由来の二次代謝産物である
グラミンを病害抵抗性化合物として蓄積するものがある。グラミンの生合成は，Trp の側鎖
から炭素が 2 個減少する反応を経て，グラミンの骨格となる 3-アミノメチルインドール
(AMI)が形成され，その後 2 段階の N-メチル化を経てグラミンとなると考えられている。グ
ラミン生合成における N-メチル化を触媒する酵素(HvNMT)は既に同定されているが，グラ
ミンの骨格形成の鍵となる Trp-AMI 間の側鎖短縮反応の機構や触媒する酵素遺伝子は不明
である。そこで，本研究では，側鎖短縮反応を触媒する新規酵素遺伝子の同定と新規酵素の
機能の解明を目指した。 
 
1. オオムギにおけるグラミンの分布 
 オオムギでは，栽培種によりグラミンの生産性に差異があることが知られている。そのた
め，まず，研究試料として使用するためのオオムギ品種や部位を決定するために，様々なオ
オムギ品種(11 種)を 72 時間栽培し，葉身，子葉鞘，根，種子に分けて，Trp とグラミン，
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AMI の蓄積量を LC-MS で分析した。Trp は全ての品種の全ての部位で検出された一方で，
グラミンは六条オオムギのファイバースノウとシュンライ，野生オオムギ(H. vulgare ssp. 
spontaneum) の葉身で検出され(~4.21 nmol/mg FW)，子葉鞘と根，種子では検出されなか
った。以降の実験では，種子の入手しやすさや発芽率を考慮してのファイバースノウ葉身を
グラミン生産サンプルとして主に利用した。 
 
2. 同位体標識 Trp を用いた側鎖短縮反応の解析 
 Trp からグラミンへの代謝過程で，Trp 中のどの原子が保持されるかを明らかにするた
めに，安定同位体 13C や 15N で標識した Trp を用いた in vivo トレーサー試験を行った。ま
ず，[indole-2-13C]-, [-13C]-, [-13C]-, [amino-15N]-Trp (1 mM)を含む水をペーパータオルに
添加し，そこにオオムギ(品種：ファイバースノウ)を播種して 72 時間後に葉身に含まれる
代謝物をメタノールで抽出した。抽出液を UPLC-MS で分析することで，各化合物同位体
置換体の存在比（M+1/M）を測定した。 
[indole-2-13C]-, [-13C]-Trp 投与サンプルのグラミンについては，control の M+1/M 
(=12.1%)に対して約 18％と有意に上昇した一方で，[-13C]-Trp では変化が見られなかった
ことから，Trp のインドール環，炭素はグラミンに引き継がれ，炭素は引き継がれないこ
とが明らかとなった。また，[amino-15N]-Trp を用いた場合でもグラミンの M+1/M 値は有
意に増加し，Trp のアミノ基がそのままグラミンに保持されたことが示唆された。アミノ基
窒素原子の取り込みをより明確に確認するために，Trp のインドール環とアミノ基両方の窒
素原子を 15N で標識したものを用いて同様に実験を行った。その結果，control では存在し
ない M+2 が新たに検出されたことから，Trp の 2 つの窒素原子がともにグラミンに引き継
がれたことが示唆された。 
 これらの結果から，Trp 側鎖の炭素とアミノ基窒素がグラミンに保持される一方で，両
原子に挟まれている炭素は除去されていることが示され，グラミン生合成における側鎖短
縮反応は，C2 除去を伴い C–N 結合を形成する分子内転位により進行する可能性が示され
た。 
 
3. グラミン生合成に関与する遺伝子の探索 
次に，Trp 側鎖短縮に関与する酵素遺伝子を同定するために，グラミン生産能を指標とし
て次世代シーケンサーを用いた RNA-seq を実施した。まず，グラミン生産能に差がある六
条オオムギのファイバースノウ(グラミン生産品種)と Morex(グラミン非生産品種)の葉身の
全 RNA から RNA ライブラリーを作製した。Illumina Hiseq 2500 による解析から得られ
たリードを de novo アセンブルすることで，26,355 個の CDS 配列を含む発現遺伝子カタロ
グを作製した。つづいて，グラミン生産サンプルとしてファイバースノウ葉身(FS-L)と野生
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オオムギ葉身(SP-L)，グラミン非生産サンプルとしてファイバースノウ子葉鞘(FS-C)と
Morex 葉身(MO-L)の全 RNA から RNA ライブラリーを作製した。NextSeq550 を用いた
75 bp シングルリードのデータを発現遺伝子カタログにマッピングして，発現変動遺伝子
(DEG)候補を選抜したところ，グラミン生産群で 10 倍以上多く発現していた DEG 数は，
部位間の比較としてFS-L vs FS-Cでは 1432，品種間の比較としてFS-L vs MO-Lでは 583，
SP-L vs MO-L では 380 だった。これらの 3 つの比較群で共通する DEG 数は 35 であり，
その中には既知のグラミン生合成遺伝子である HvNMT が含まれていた。また，35 の DEG
リストの最上位にある Trinity_20495 は，配列の類似性からシトクロム P450(CYP)をコー
ドすることが推定された。CYP は二次代謝において基質のヒドロキシ化などの酸素原子添
加反応だけでなく，脱炭酸反応や転位反応などの様々な反応を触媒することが知られている。
Trinity_20495 について CYP 命名委員会に系統名を問い合わせたところ，CYP76M57（機
能については報告なし）と同一であることが判明したので，本研究では本遺伝子を
CYP76M57 とし，その機能を解析することにした。 
 
4. CYP76M57 の機能評価 
CYP76M57 と HvNMT をシロイヌナズナおよびイネに導入した形質転換植物を作出し，
その代謝物を解析したところ，AMI と N-メチル AMI，グラミンの蓄積が新たに検出された
ことから，CYP76M57 が AMI の生合成に重要な役割を果たしているということが示唆され
た（2022 金井修論）。そこで，CYP76M57 の機能をより直接的に評価するため，Pichia 
pastoris で異種発現させたタンパク質を用いて酵素活性を調べた。このとき CYP に電子を
供給するためのシロイヌナズナ由来 NADPH-CYP 還元酵素 ATR1 を CYP76M57 と共発現
させた。タンパク質発現誘導後，得られたミクロソーム画分を L- Trp を基質としてNADPH 
存在下で 6 時間反応させたところ，AMI と一致するピークが明瞭に検出された。また，大
腸菌を用いて発現・精製した HvNMT を反応液に同時に添加することで，AMI に加えてグ
ラミンの生成も確認することができた。このことから，CYP76M57 は単独で L- Trp から
AMI の反応を触媒することが示され，L-Trp を前駆体として CYP76M57 と HvNMT によ
り AMI を経てグラミンとなるオオムギ内の生合成経路が明らかとなった。 
次に，同位体標識 Trp を基質として CYP76M57 による反応生成物の解析を行った。この
反応生成物の AMI は，LC/MS 解析時にフラグメント化してしまうため，CYP76M57+ L- 
Trp 反応液に HvNMT を添加して生成したグラミンを測定することで評価した。Trp の 2
つの窒素原子を 15N で標識した [15N2]-Trp を基質として CYP76M57 と反応させたところ，
グラミンが m/z 177 [M+2+H]+として検出された。非標識 Trp と[15N2]-Trp の 1:1 混合物を
基質とした場合，m/z 175 [M+H]+と m/z 177 [M+2+H]+のグラミンが同程度で検出されたの
に対し，m/z 176 [M+1+H]+のグラミンは非標識グラミンで観察される天然存在比と同程度
- 4 - 
 
の低いレベルに保たれていた。このことから，Trp が CYP76M57 によって AMI に変換さ
れる際には，同一の Trp 分子から直接アミノ基を引き継いでいることが示され，上述した
ような分子内転位によって反応が進行したことが示された。 
CYP76M57 による分子内転位は，これまでに前例のない反応であるため，反応機構の解
明は必須である。Trp-AMI 変換の反応機構のヒントを得るために，D-Trp や置換基導入 Trp，
インドール化合物 11 種に対する CYP76M57 の反応性を確認した。D-Trp からは AMI の生
成が検出できなかったことから，CYP76M57 は光学異性体を識別することができることが
明らかになった。置換基導入 Trp やインドール化合物においては，本研究で検討した全て
の化合物で CYP76M57 特異的な生成物は見られなかった。以上のことから Trp-AMI 変換
の反応機構のヒントは得られなかったが，CYP76M57 は L-Trp に特異性が高い酵素である
と推測された。 
 
5. オオムギのグラミン生産能に関与する変異の解析 
オオムギ品種間でのグラミン生産能の有無とCYP76M57の関連について検討したところ，
①転写産物の欠如，②数百 bp の DNA 断片の挿入，および ③一塩基変異に由来する R104T
変異，の 3 パターンがあることが示された（2022 金井修論）。そこで，T104 型 CYP76M57
の機能を in vivo および in vitro で評価し，104 番目の残基の触媒活性への寄与を調べた。
その結果，T104 型 CYP76M57 は AMI 生産能を失うことが明らかとなり，CYP76M57 に
よる Trp の側鎖短縮活性には R104 が必須であることが示された。 
SWISS-MODELを用いてソルガムのcinnamate4-hydroxylase (C4H; CYP73A)を鋳型に
CYP76M57 の立体構造を構築した。鋳型の構造中には，リガンドとしてヘムと溶媒
(HEPES)が結合していたので，両構造を重ね合わせることにより CYP76M57 の基質結合部
位を予測した。その結果，CYP76M57 の活性に関与する R104 は基質結合部位に位置する
と予測された。 
予測立体構造の確からしさを検証するために，基質結合部位周辺に位置すると予測された
W116, N209, D283, T291, L358, C430 をアラニンに，A287 をロイシンに各々置換した変
異型 CYP76M57 導入株を作製して酵素活性を評価した。その結果，N209A と T291A では
微量の AMI が検出されたが，W116A と D283A, L358A, C430A, A287L では検出されなか
った。基質結合部位周辺に変異を導入することで AMI 生成が減少／消失したという結果か
ら，予測構造の確からしさが高いと考えられる。 
 
総 括 
本研究では，グラミン生合成において特徴的な生合成ステップである，Trp 側鎖の C2短
縮反応の解明を目指した。同位体標識化合物を用いた評価，RNA-seq，形質転換植物の作
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出，酵母による異種発現などを通じ，機能未知のシトクロム P450 分子種である CYP76M57
が，Trp 側鎖のアミノ基を分子内転位により Cβに結合させ，Cαおよびカルボキシ基を除去
する新規反応を触媒していることが示した。また，オオムギ品種（および野生種）間でみら
れるグラミン生産能の差異を，CYP76M57 の配列および機能の面から説明することができた。
本研究で明らかとなった新規反応は，植物の二次代謝経路，特に芳香族アミノ酸に由来する
代謝経路について新規の経路を提案することになる。他植物における類似遺伝子・酵素に着
目した研究を行うことで，いまだ明らかとなっていない二次代謝生合成経路解明の糸口とな
り，植物二次代謝の多様性解明の一助にもなるかもしれない。また，CYP 酵素群がもちう
る新たな触媒活性の可能性も示唆するものであり，今後，より詳細な反応機構の解析等によ
り，酵素反応を利用した有用化合物の効率的な生産にもつながる可能性もある。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本論文は，オオムギ耐病性二次代謝化合物であるグラミンについて，未解明であったその
生合成を明らかにすることを目指した。安定同位体標識 Trpを用いたトレーサー試験により，
この生合成過程では新規の反応が起こっている可能性を示した。続いて，RNA-seqによる生
合成候補遺伝子の単離，形質転換植物を用いた単離遺伝子の機能評価，酵母異種発現系を用
いた組換えタンパク質による酵素活性評価を通じて，新規 cyt. P450がグラミン生合成に関
わる酵素であることを示した。本酵素による反応の過程では，Trp の側鎖炭素原子のうち，
-およびカルボキシ基炭素の 2つが除去され，アミノ基が-炭素に分子内転位することが
示された。また，グラミンを生産しないオオムギ栽培品種では，本酵素遺伝子の欠損もしく
は変異によりグラミン生産能が失われていることが明らかとなった。本論文で示された酵素
反応は，これまでに類似の反応例がない新規性の高いもので，この成果は，極めて多様な植
物二次代謝化合物の生合成について，新たな経路の可能性を提示する学術的価値の高いもの
と判断された。これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査委員一同は博士（農学）の
学位を授与する価値があると判断した。 


オオムギ病害抵抗性化合物グラミンの新規生合成酵素の同定と機能解析

尾関, 未帆

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氏 名   尾 関 未 帆 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   甲 第 922号 
学 位 授 与 の 日 付   令和 6年 3月 21日 
学 位 論 文 題 目   在来カブ品種における核遺伝子型雄性不稔の機構解析
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（人間・環境学） 三 井 裕 樹 
               教 授・博士（農学） 和久井 健 司 
               教 授・博士（農学） 西 尾 善 太 
               教 授・博士（農学） 入 江 憲 治 
               准 教 授・博士（ﾊﾞｲｵｻｲｴﾝｽ） 小 松 憲 治 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
アブラナ科野菜の育種現場では雑種強勢を利用した F₁品種作出が主として進められ，効
率的な F₁種子生産を可能とする技術として雄性不稔 (MS)，特に細胞質雄性不稔 (CMS) が
利用されている。一方，核遺伝子型雄性不稔 (GMS) は採種における種子親の獲得効率が
CMS と比較し劣るものの，CMS に起因するデメリットを克服できる利点をもつ。そこで，
本研究は，アブラナ科栽培品種が内在する雄性不稔の形質発現機構を明らかにするため，在
来カブ (Brassica rapa ssp. rapa) 品種より見出した品種 ‘77B’，‘諏訪紅カブ’，‘木田青カブ’
及び‘天王寺カブ’の GMS 個体をそれぞれ材料とし，形質の遺伝学的，組織学的特徴付けを
行った。その結果，各品種の雄性不稔はいずれも劣性一遺伝子によって支配されていた。そ
の一方，その表現型は品種ごとに異なることから，各品種におけるMS発現機構は異なるこ
とが推察された。‘77B’および‘諏訪紅カブ’について，QTL シーケンス法による GMS 原因
遺伝子（座）の推定とおよび候補遺伝子の構造・発現解析より原因遺伝子の同定を試みた結
果，‘77B’の雄性不稔は，第 10 番染色体に座上する EMS1/EXS 遺伝子の変異に起因する花
粉母細胞の異常形成とタペート細胞の形成不全によるものであること， ’諏訪紅カブ’ の雄
性不稔は，第 1 番染色体に座上する QRT3 遺伝子の変異に起因する小胞子の遊離不全によ
るものであることが明らかとなった。本研究では自然発生的に生じた在来カブの核遺伝子型
雄性不稔の多様な形質を示し，その機構を明らかにした。さらに GMS 系統の形質発現のメ
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カニズム解明のためのスキームが構築できたことにより，将来の GMSの F₁種子生産への応
用的利用が期待できる。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究は，在来カブ (Brassica rapa ssp. rapa, 2n=20) 品種，‘77B’，‘諏訪紅カブ’，
‘木田青カブ’ 及び ‘天王寺カブ’ よりそれぞれ見出した核遺伝子型雄性不稔 (Genic 
Male Sterility: GMS) 個体の形態学的，遺伝学的及び組織学的特徴付けを行った。加えて，
原因遺伝子座の染色体上の座上領域を推定し，各品種の GMSがそれぞれ異なる劣性一遺伝子
によって制御されていることを示した。さらに，原因遺伝子の同定を目指し候補遺伝子の探
索及び当該遺伝子の構造・発現解析を‘77B’ 及び ‘諏訪紅カブ’ について行い，各 GMS
が葯の基本形態形成期に機能する EMS1/EXS 遺伝子，及び花粉四分子の遊離に関わる QRT3
遺伝子の変異体であることを示した。本研究は，カブの花粉形成機構の一部を明らかにする
とともに，在来カブ品種の遺伝資源的価値を示した。さらに，B. rapa 種における将来の
F₁種子生産への応用的利用に貢献するものと評価できる。以上，これらの研究成果等を詳細
に検討した結果，審査委員一同は博士（農学）の学位を授与する価値があると判断した。 


在来カブ品種における核遺伝子型雄性不稔の機構解析

東京農業大学博士（農学）2024年

元, 子怡

ｹﾞﾝ, ﾂｲ

認知症高齢者の主観的幸福感（subject well Being)向上を目的とした園芸療法の有効性について

東京農業大学博士（環境共生学）2023年

蝦名,元

サケまでの食物連鎖上の生物色素に着目した理科教材の開発および実践

土屋,智樹

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氏 名   土 屋 智 樹 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   甲 第 909号 
学位授与の日付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   近代日本における木炭産業に関する史的研究
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 佐 藤 孝 吉 
               教 授・博士（林学） 関 岡 東 生 
               教 授・博士（林学） 橘  隆 一 
                    博士（農学）  山 本 伸 幸＊ 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
 近代以降のわが国において，同業者や関連業者の組織・団体の設立を求める産業政策が多
く採られてきた。とくに近代期においては，殖産興業，輸出振興，不況・恐慌対策，戦時統
制など，産業の振興や統制を目的として組織化を促す政策が展開された。こうした組織化政
策および当該政策によって結成された組織が木炭産業においてどのような影響を与えたの
かを明らかにすべく，「重要物産同業組合法」を根拠法として設立された木炭重要物産同業
組合に注目した。 
第 1章では，木炭重要物産同業組合を歴史的，理論的に評価するための枠組みとして，産
業政策の目的や理論的根拠および重要物産同業組合の機能，そして近代期日本における同業
者組織化政策の展開過程について論じた。本章は先行研究や既存資料の整理を通じて，重要
物産同業組合が粗製濫造など市場の混乱の是正および技術普及の策として広く採用されて
いたが，次第に政府から旧態の組織と見なされていったことを論じた。 
第 2 章では，木炭重要物産同業組合が木炭産業の動向（木炭需給動向，経済社会の変遷）
および木炭政策の展開とどのような関連をもっていたかを明らかにした。本章では既往研究
や各地の木炭史誌，業界団体誌から木炭重要物産同業組合に対する評価や木炭政策上の位置
付けを抽出した。木炭重要物産同業組合は，生産流通構造の改善のために「弊害矯正」およ
び「産業助長」に取り組む商人らが主体となって結成した組織であり，木炭産業の発展に貢
献する一方で，組織の限界についても指摘されている。また政府の組織化政策の展開に反発
する活動も行っていた。 
 第 3 章では，木炭重要物産同業組合に対して詳細な検証を行った。第１節において，当時
の政府統計資料を基に，各都道府県における木炭重要物産同業組合の組合数の推移を明らか
にし，木炭産業の動向や木炭政策，同業者組織化政策の展開に対して全国および各都道府県
 ＊国際研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所 林業経営・政策研究領域林業動向解析研究室 室長 
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においてどのような対応がなされたのかを検証した。第 2 節において製炭地の事例として群
馬県を，第 3 節は消費地の事例として東京都を取り上げた。製炭地では木炭検査とともに製
炭技術の普及指導も木炭重要物産同業組合の主要な業務であったことを公文書館所蔵資料
の組合業務報告書を基に論じた。消費地では木炭価格の協定が行われおり，また公設市場の
設置や産業組合への助成，統制業務からの排除といった組合の利益に反する政府の政策に対
する反対運動が積極的に取り組まれていたことを明らかにした。 
第 4 章では，木炭重要物産同業組合の主要な役職である木炭検査員や組合長の役職に就い
た人物に関する人物史研究の成果を記載した。木炭検査員については業務日誌を基に，組合
長については，人物評価報告書，また業界団体の記念誌などを基に彼らの経歴をまとめた。
木炭重要物産同業組合の主要業務とされていた検査業務および組合の繰り広げた反対運動
などの内実について明らかとなった。 
 第 5 章では，総括として，木炭産業の組織化が初期発達段階において生じた市場の混乱の
是正に寄与するが，旧態を残す機能も有していたこと等を指摘した。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
近年，木質エネルギー利用の可能性が模索されつつある。こうした動向には期待が寄せら
れる一方で，資源枯渇の誘発他，種々の危惧も指摘されることから，市場を放任せず社会制
度に組み込み，適切な運用を図る必要がある。本研究は，こうした認識に基づき，わが国に
おける木質バイオマス利用に関する政策展開を，近代期の木炭産業政策，とくに木炭重要物
産同業組合を軸とする組織化政策の展開に注目することによって明らかにした。当該産業に
関する記録は各地方に散在し，これまで体系的な整理・検討は行われず，既往研究も僅かな
ものに留まるのが現状である。木炭産業に関する組織化の推移，関連法令の制定とその影響，
製炭から流通・販売を含む各関係者の活動記録等の記録を丹念に蒐集し，整理分析を行うこ
とから近代期の木炭産業政策の状況について考察した成果は，今後の政策展開に大いに資す
るものである。これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査委員一同は博士（農学）の
学位を授与する価値があると判断した。 


近代日本における木炭産業に関する史的研究

平野,侑

- 1 - 
 
氏 名   平 野  侑 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   甲 第 910号 
学位授与の日付   令和 6年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   Interspecific differences in phosphorus use and acquisition strategies 
 of trees in Bornean lowland tropical rainforests 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 上 原   巌 
               教 授・博士（農学） 山 﨑 晃 司 
               准 教 授・博士（農学） 田 中   恵 
               准 教 授・博士（林学） 今 井 伸 夫 
                    博士（農学）  青 柳 亮 太＊ 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
熱帯林では激しい土壌風化により土壌中のリン（Ｐ）が少ないため，P が欠乏状態にある
と言われている。しかし，それにもかかわらず，熱帯低地林では樹高 50–60 m に達する巨
大なバイオマスが維持されている。Ｐ欠乏下の熱帯樹木は，葉の窒素（N）及び P 再吸収効
率を高めたり，有機酸などの根滲出物や土壌有機態（土壌 Po）分解酵素（ホスファターゼ）
を介した P獲得能を高めたりすることで，その生産性を維持している可能性が考えられる。
一方，このような栄養塩利用・獲得特性は遷移段階や菌根菌タイプが異なる機能群間で異な
ることも予想される。 
そこで第 1 章では，P 利用・獲得戦略に関するこれまでの知見をまとめるとともに，熱帯
林における野外施肥実験をレビューした。その結果，既存の野外施肥実験サイトがＡＭ種優
占の新熱帯域に偏って分布していること，熱帯樹木の根形質を種レベルで検証した研究がほ
とんどないことにより，遷移段階や菌根菌タイプが異なる機能群間におけるＰ利用・獲得戦
略の差異について検証できていないことが分かった。そこで，マレーシア・ボルネオ島の野
外施肥実験区（対照，P 施肥，Ｎ施肥，NP 施肥）において，極相―ECM 種，極相―AM 種，
パイオニア―AM 種それぞれ 2,3 種ずつを対象に NP 施肥に対する葉・根形質の応答を調べ
ることで，P 利用・獲得戦略の機能群間の差異を検証した。 
第 2 章では，葉の栄養塩濃度などを含めた葉形質と葉の被食率との関係性を検証した。葉
 ＊京都大学 農学研究科 特定助教 
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の被食は，森林生態系における物質循環，腐食連鎖系から生食連鎖系への資源量変化を理解
するうえで重要であるが，その規定要因はよく分かっていない。そこで，環境勾配に沿った
生態特性の検証に適したマングローブ林において，葉の形質と被食率の関係を調べた。その
結果，葉の縮合型タンニンは変動する葉の被食率を緩やかに規定し，生食連鎖系を駆動する
要因の 1 つとなっていると考えられた。 
第 3 章では，ボルネオ熱帯低地林において，NP 施肥に対する熱帯樹木の葉における N・
P 再吸収効率の応答を検証した。その結果，ECM 種は，極相・AM 種とは異なり P 施肥に
より P 再吸収効率が低下したことから，P 欠乏下で葉の P 再吸収率を高く維持しているこ
とが示唆された。また，パイオニア種は，極相種よりも N 再吸収効率が高く，Ｎを効率的
に利用している可能性が考えられる。 
第 4 章では，NP 施肥に対する熱帯樹木の細根ホスファターゼ活性の応答を検証した。機
能群ごとに 3 種類の細根ホスファターゼ活性（PME; PDE; PhT）を測定することで，分解
特性の異なる土壌 Po 資源（モノエステル態，ジエステル態，フィチン酸など）の獲得戦略
を検証した。その結果，極相種はパイオニア種と異なり，Ｐ施肥により PhT・PDE 活性も
減少した。極相種はホスファターゼを介し，より難分解な土壌 Po（フィチン酸やジエステ
ル態Ｐ）を獲得していると考えられる。 
第５章では，NP 施肥に対する熱帯樹木の根滲出物速度の応答を検証した。対象樹木の根
系にガラスフィルタートラップを設置し培養することで，根滲出物速度を定量した。その結
果，機能群に関わらず，原生林の優占種は他種に比べて根滲出物速度が高いことが示唆され
た。特に極相・AM 種の一部の種は，根滲出物速度を高めることでＮ・Ｐ獲得を行っている
可能性が示唆された。 
第 6 章では，機能群特異的な P 利用・獲得戦略について議論した。Ｐ利用・獲得特性の
全体的なＰ施肥応答を検証するため，機能群ごとにＰ利用特性（Ｎ・Ｐ再吸収効率）および
獲得特性（ホスファターゼ，根滲出物）を全て含めてＰＣＡ解析を行った。このＰＣＡ解析
と各章の結果から，極相―ECM 種は主に葉における P 再吸収効率を，極相―ＡＭ種は主に
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難分解な土壌 Po 獲得能を，それぞれ高めることで，その生産性を維持していると考えられ
る。加えて，原生林で特に優占する極相種は，菌根菌タイプに関わらず高い根滲出物速度を
維持していると考えられる。また，パイオニア－ＡＭ種は，材成長に必要な N を葉のＮ利
用効率を高めて節約的に利用することで，その高い生産性を維持していると考えられる。こ
のような栄養塩の利用・獲得戦略の機能群間の違いは，熱帯林における P 制限メカニズム
やバイオマス維持・多種共存機構の理解を促進するものである。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
熱帯林では激しい土壌風化によりリン Pが欠乏状態にある。しかし，それにもかかわらず，
熱帯低地林では樹高 50-60 mに達する巨大なバイオマスが維持されている。P欠乏下の熱帯
樹木は，葉の P再吸収効率を高めたり，有機酸などの根滲出物や土壌有機態の分解酵素（ホ
スファターゼ）を介した P獲得能を高めたりすることで，その生産性を維持している可能性
がある。こうした適応は，遷移段階や菌根菌タイプが異なる機能群間で異なることも予想さ
れる。また，このような養分制限のメカニズムは，野外施肥実験により明確に検証できるこ
とが知られている。しかし，異なる機能群間での P利用・獲得戦略の違いを検証した事例は
これまでなかった。そこで，本研究では，ボルネオ島の野外施肥実験区において，世界で初
めて P利用・獲得戦略の機能群間の差異を明らかにした。これは，熱帯林の P制限メカニズ
ムや多種共存機構の理解に資する研究である。本研究の成果を詳細に検討した結果，審査委
員一同は博士（農学）の学位を授与する価値があると判断した。 
 


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