大豆の「種の重さ」を決める新遺伝子 SW14──自然変異が収量と品質のバランスを左右する

種子の重さと栄養のジレンマを解く手がかり

大豆は、世界の食料・飼料・工業用途を支える基幹作物です。その種子は油とタンパク質を豊富に含み、食品産業や畜産、さらには持続可能なバイオ資源の分野に欠かせません。

しかし、育種においては長年ジレンマが存在してきました。種子を大きくすれば収量は増えるものの、油やタンパク質の割合が変動する──いわば「栄養の綱引き」です。農業現場でも「収量を取るか、品質を取るか」という難しい選択を迫られてきました。

今回紹介する研究は、その問題に新しい答えを提示しています。研究チームは「SW14」と呼ばれる遺伝子を発見し、その自然な遺伝子の型の違い（ハプロタイプ）が、種子の重さと油・タンパク質のバランスを決めていることを明らかにしました。

研究者たちは、まず数百の大豆品種を対象に「どの遺伝子が種子の重さに影響しているか」を徹底的に調べました。ここで使われたのは、ゲノムワイド関連解析（GWAS）という手法です。これは、大豆全体の遺伝子配列を横断的に比較し、「この変異とこの性質が結びついている」という関連を統計的に割り出す方法です。

その結果、染色体14番に注目すべき領域が浮かび上がりました。さらに詳しく調べると、383 kb（およそ 38万塩基対）の範囲に候補遺伝子が絞られ、その中に NF-YA ファミリーに属する転写因子遺伝子が見つかりました。これが新しく「SW14」と名付けられた遺伝子です。

次に研究チームは、SW14 の異なる「型」（ハプロタイプ）を持つ株を比較するため、Near-Isogenic Line（NIL）と呼ばれる遺伝的背景を揃えた系統を作成しました。これにより、他の遺伝子の影響を排し、SW14 の違いだけで効果を観察することが可能になりました。

分子レベルの解析では、SW14 タンパク質が LEC1 複合体（LEC1/NF-YC2/bZIP67）と呼ばれる種子発達の中心的な制御因子に干渉することが示されました。さらに、タンパク質が細胞内でどのくらい安定して存在できるか（分解されにくさ）が、型の違いによって変わることも明らかになりました。

SW14 には少なくとも 3種類の型（H1, H2, H3）が存在していました。ハプロタイプとは、遺伝子の配列が微妙に異なる「バリエーション」のことです。

さらに、野生種・在来品種・現代の栽培品種を比較したところ、人間による栽培化の過程で H3 型の割合が増加していることがわかりました。つまり H3 型は、農業の歴史の中で「有利な特性」として自然に選抜されてきたものだといえます。

分子メカニズムの解析では、H3 型の SW14 タンパク質は分解されにくく、細胞内に長く安定して存在できるため、その影響がより強く発現することが明らかになりました。

この研究が大きな意義を持つのは、「収量と品質の両立」に新たな可能性を示した点です。

実用面での意義：H3 型の SW14 を持つ大豆は、タンパク質を増やしつつ収量を維持できるため、食品や飼料に向けて有望です。
課題：油分が減ることは、油脂産業にはマイナスの側面があります。利用分野ごとにメリット・デメリットを考慮する必要があります。
基礎研究的な意義：自然に存在するごく小さな変異（SNP）がタンパク質の安定性を変え、それが作物の性質に直結するという仕組みを明らかにした点は、植物科学にとって大きな前進です。

また、SW14 のように「転写因子が他の複合体の働きを抑える」という仕組みは、種子発達の制御を新しい角度から理解することにつながります。