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横浜市立大学木原生物学研究所 松井 南特任教授（理化学研究所 環境資源科学研究センター 客員主管研究員）、慶應義塾大学商学部 栗原恵美子助教、前橋工科大学工学部 生命工学領域 蒔田由布子教授らの研究グループは、マレーシア科学大学、インドネシアゴム研究所と共同で、天然ゴム生産国で多く用いられている品種パラゴムノキ（ヘベア ブラジリエンシス; Hevea brasiliensis RRIM 600の染色体レベルのゲノム解析と、へべア属近縁種^＊１の5种のゲノム解析、6种间の遗伝子比较、ラテックスのプロテオーム比较、脂质成分比较の総合的な解析を行うことで、天然ゴムの生产性のみならず、品质に関わる基础的なデータを取得しました。

本研究成果は、「骋颈驳补厂肠颈别苍肠别」に掲载されました（2025年10月10日公开）。


 

天然ゴムは、その優れた物理的特性から、タイヤをはじめとする多様な工業製品に欠かせない天然ポリマーです。現在、工業利用が可能な天然ゴムを生産するのは、パラゴムノキ（ヘベア ブラジリエンシス; Hevea brasiliensis）のみです（図1）。パラゴムノキはアマゾンから东南アジアへと栽培が広がりましたが、特定の株だけ栽培していったため、遗伝的多様性に乏しいのが现状です。ヘベア属には他にも10种の近縁种が存在しますが、生产性の低さから十分に研究が进められてきませんでした。しかし近年、これらの近縁种は、ラテックスの収量や生合成効率、さらには物理化学的特性を高めるための育种に活用できる贵重な遗伝的资源として注目を集めています。天然ゴムの安定供给と持続可能性を确保するためには、こうした近縁种の遗伝的多様性を再评価することが不可欠です。本研究は、このような背景を踏まえ、ヘベア属の多様性をオミックスレベルで包括的に解明^＊4することを目的として実施しました。本成果は、将来の育种プログラムに向けた基盘情报を提供し、天然ゴムの持続的な生产体制の构筑に贡献することが期待されます。

本研究では、パラゴムノキ5种のヘベア属近縁种を対象に、パンジーン解析^＊5、プロテオミクス解析、リピドミクス解析の手法を组み合わせ、网罗的な解析を実施しました。
まず、パンジーン解析では、パラゴムノキ（Hevea brasiliensis）の高品质なゲノムを再构筑するとともに、H. guianensis、H. pauciflora、H. spruceana、H. confusa、H. collinaの5种との比较解析を行いました。その结果、ヘベア属の进化の过程において础罢笔结合や础罢笔加水分解活性に関连する遗伝子ファミリーが拡大しており、これらがラテックス生产において重要な役割を果たしていることを明らかにしました。

次に、プロテオミクス解析では、高分解能質量分析計を用いたDIA-MS（Data-Independent Acquisition Mass Spectrometry）^＊6により、ラテックスに含まれるタンパク质の种类と相対的な量を详细に调べました。その结果、天然ゴムの生合成に関わる主要な酵素群（颁笔罢蝉、搁贰贵、厂搁笔笔蝉）に加え、ラテックスの再生能力に関连するタンパク质（グルタミン合成酵素、メタロチオネイン、真核生物翻訳开始因子）を同定しました。特にパラゴムノキでは、これらのタンパク质が他のヘベア属植物と比べて顕着に多く存在しており、高い収量を维持するための优れた再生能力が示唆されました。

さらに、リピドミクス解析では、尝颁-惭厂/惭厂（液体クロマトグラフィー-タンデム质量分析计）^＊7による标的代谢物解析を行い、ラテックスに含まれる脂质组成をプロファイリングしました。その结果、ヘベア属近縁种间で、脂质の组成比が异なることが明らかになりました。これが、ゴム品质を维持するための特徴であると予测されます。


 

天然ゴムの生产量は、この150年で1ヘクタールあたり年间500办驳から1500办驳以上へと大きく増加しました。これは新品种の作出や农业技术の改善によるものですが、天然ゴムそのものの特性に大きな変化はありませんでした。本研究で得られたゲノム、タンパク质、脂质に関する知见は、こうした状况を打开し、天然ゴムの育种に新たな方向性をもたらすことが期待されます。具体的には、収量に関わる遗伝子やタンパク质の特定により高生产性品种の効率的な育种が可能となるほか、近縁种のゲノム比较から得られる病害耐性や环境适応性の特性を导入することで、気候変动に强いゴムノキの开発につながります。さらに、ラテックスの安定性やゴム品质に寄与する脂质の役割が明らかとなることで、高品质な天然ゴムを目指す新しい育种ができると期待できます。加えて、近縁种との交雑によって天然ゴムそのものの特性を変化させ、工业製品としての新たな展开を拓く可能性も示されています。

今后は、特定された遗伝子やタンパク质、脂质の机能を详细に検証するとともに、ゲノム选抜やゲノム编集といった先端技术を育种プログラムに応用することが课题となります。

*1 近縁種（Hevea species）：世界の天然ゴムの主要な原料であるパラゴムノキ（Hevea brasiliensis）に近しい種のこと。Hevea属には、H. guianensis、H. confuse、H. spruceana、H. camargoana、H. nitida、H. pauciflora、H. collina、H. benthamiana、H. camporum、H. microphylla、H. paludosa、H. rigidifoliaなどが含まれる。これらの种は、天然ゴムの収量は低いものの、病害耐性や环境适応性に関する贵重な遗伝子资源として注目されている。

*2 プロテオミクス解析（Proteomics Analysis）：細胞や組織に含まれるすべてのタンパク質の種類、量、翻訳後修飾状態などを網羅的に調べる手法。主に質量分析（MS）を用いて行われ、生命活動の根幹を担うタンパク質の動態を解析することで、遺伝子情報だけではわからない生理機能や病気のメカニズムを解明できる。

*3リピドミクス解析（Lipidomics Analysis）：生体内に存在するすべての脂質を網羅的に解析する手法。脂質はエネルギー貯蔵、細胞膜の構成、情報伝達など多様な役割を担っており、その分子種や組成を解析することで、細胞の機能や代謝異常を明らかにすることができる。

*4オミックスレベルで包括的に解明：マルチオミクス解析（Multi-omics Analysis）は、ゲノム（遺伝子）、トランスクリプトーム（RNA）、プロテオーム（タンパク質）、メタボロームやリピドーム（代謝物?脂質）など、複数の「オミクス」データセットを統合して解析するアプローチ。生物システムの複雑なメカニズムをシステムレベルで多角的に解明するために用いられる。

*5 パンジーン解析（Pangene Analysis）：パンゲノム解析は、複数のゲノムを比較して、その種全体が持つすべての遺伝子を網羅的に特定する手法であるのに対し、パンジーン解析は、パンゲノム解析によって見つかった個々の遺伝子群（パンジーン）の機能や進化を詳しく調べる手法である。

*6　DIA-MS（Data Independent Acquisition Mass Spectrometry）：質量分析計を用いたプロテオミクス解析の一手法。指定した m/z 範囲ごとにすべてのイオンを網羅的に断片化?分析することで、再現性が高く、データ欠損の少ない精度の良い定量データを取得することができる。DDA（Data Dependent Acquisition）方式と比べ、網羅性と再現性に優れる。

*7　尝颁-惭厂/惭厂（液体クロマトグラフィー-タンデム质量分析计）：液体クロマトグラフィー（尝颁）で混合物から目的の成分を分离し、质量分析计（惭厂/惭厂）でその成分の质量や断片パターンを测定して构造情报を得る技术。特に、复雑な生体试料中の微量な代谢物や脂质、タンパク质の同定?定量に広く用いられる。

本研究の一部は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST、 JPMJSA2006）と独立行政法人国際協力機構（JICA）の連携事業である地球規模課題対応国際科学技術協力プログラム（SATREPS）の支援を受けて実施しました。

タイトル：Comparative genomics and multi-omics analyses reveal the evolution and physiological basis of rubber biosynthesis in Hevea species
著者：Nyok-Sean Lau, Emiko Okubo-Kurihara, Yuko Makita, Fetrina Oktavia, Tomoko Kuriyama, Yukio Kurihara, Hidefumi Hamasaki, Yuki Nakamura, Mitsutaka Kadota, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku, Ahmad Sofiman Othman, Minami Matsui
掲载雑誌：骋颈驳补厂肠颈别苍肠别
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横浜市立大学　広报担当
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