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お砂糖豆知識[2007年7月]

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最終更新日:2010年3月6日

ALIC砂糖類情報
お砂糖豆知識
[2007年7月]

「甘み・砂糖・さとうきび」(10

さとうきびの品種改良

独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構 九州沖縄農業研究センター
研究管理監 杉本明

はじめに
  前号で、日本のさとうきび・砂糖生産が苦況にあり、進むべき道について新たな選択が迫られていること、選択のヒントが、さとうきびの特性(作物の潜在力)、生産・利用の歴史と地域の現状、それまでに開発された技術の内容にあることを述べた。そして、進むべき道をさとうきびの技術アラカルトのなかで捉えるために、さとうきび生産における特徴的な地域を紹介した。今号からは、問題の解決を未来の構築として捉えることを目的に、主に栽培技術に関する情報を豆知識として紹介したい。今回はさとうきびの品種改良について、その概要を紹介する。

さとうきび、品種改良の特徴
  生物の染色体数は、二本の染色体が対になっていることから、例えばイネの場合は、2n=24と表される。基本数はn(12)である。イネは自家受精をするため遺伝的に純粋で、親から得た種子をまくことで親と同じ特性を持つイネを育てることができる。さとうきびの栽培起源種(オフィシナルム種)は2n=80と表されるが、実は2倍体ではなく、基本数8の10倍体、あるいは基本数4の20倍体といわれる。圃場で栽培されているさとうきびの多くはそれ以上で、染色体数が100を越えるものも多い。

  既に紹介したが、さとうきびは、高次倍数性で染色体数が多く、雑種で種子から育てた個体が親と異なるため、実用的な栽培では腋芽を種苗にする栄養繁殖性であると言える。このことは、イネ等と比べた場合の、品種改良の困難さと簡便さの両方に繋がる。倍数性が高く染色体数が多くて雑種であることは、形質の遺伝様式が解明し難く効率的な交配設計が作り難いことを意味するし、栄養繁殖性であることは、品種改良に際して、自家受粉による採種を繰り返して遺伝子型を純系にする作業(固定)が不要であることを意味する。実際には、イネ等で作られている遺伝子地図がさとうきびでは作られていないこと、また、イネ等で行われる交配後の固定が、さとうきびでは不要なことに繋がる。交配設計は難しいが、ひとたび良い遺伝子型を作出して選抜できれば、あとは、増殖し、実用化を予定する環境条件下での特性発現を確認するだけでよいとも言えるが、これがさとうきび育種の特徴である。倍数性、染色体数の違いはあるが、繁殖様式等についてはイチゴやサツマイモが同様であり、品種改良の方法も似ている。

品種改良の方法
  さとうきびの育種操作は上述の特徴を踏まえて構築されている。交配設計は大まかであり、幅広い変異の作出を目的に大量の遺伝子型を作出することが重視される。ちなみに日本では、二つの育種試験地(育成地;種子島と沖縄)の合計で毎年ほぼ10万個体(10万種類))を供試して育種操作を始める。インドネシアでは200万にも及ぶ大量の個体を供試すると言われる。基本的優良性を具える個体・系統を育成地で選抜し、普及対象となる地域に配布して優良特性の発現を確認するのが基本である。具体的な育種操作は、育種に要する期間(育種年限)の長短、選抜に供試する変異個体の数(育種規模)の大小等に差異はあるが世界各国ほぼ似ており、おおむね下記の通りである。

  九州沖縄農業研究センターで行われている育種操作は、以下の10工程から成り立ち、(9)までの工程で9〜10年の年月をかけて行われる。(1)変異作出;沖縄での交配と海外からの導入で3〜5万種類の実生個体を作出する。(2)実生選抜;3〜5万個体から2000個体程度の希望型個体を選抜する。(3)第2次選抜;2000系統から優良特性を具える250系統程度を選抜して系統名を付ける。(4)第3次選抜;250系統から50系統を選抜する。(5)第4次選抜試験;50系統から15系統を選抜する。(6)特性検定試験;15系統について黒穂病と葉焼け病の抵抗性を検定する。(7)系統適応性検定試験;15系統を対象に、徳之島(奄美大島地域)、名護市(沖縄本島及びその周辺離島)、宮古島(宮古地域)、石垣島(八重山地域)で栽培試験を実施して各地域への適応性を評価する。(8)生産力検定試験;基本的な収量性を評価する。(9)奨励品種決定試験;2〜3の優良系統を供試し、主な地域を網羅して、普及対象地域の自然的・社会的諸条件との対応(普及性)を評価する。(10)新品種の増殖と生産者への配布。(3)以降の工程は、複数の個体からなる集団(個体群)を供試して行う。また、(2)、(3)は種子島と徳之島で別々の遺伝子型を対象に実施し、(4)、(5)は種子島と徳之島で共通の遺伝子型を対象に実施する。(8)は種子島で実施する。この間、圃場、ガラス室等で、生育状況、収量、糖度、収穫後の株再生力、病害・虫害・気象災害発生状況等を評価し、不良な系統を淘汰する。そのため、育成品種には育成地の環境条件の特徴が色濃く反映される。病害多発地からは多発する病害に抵抗性を具える系統が、乾燥地では比較的乾燥に強い系統が、台風害の多いところでは風折抵抗性や倒伏抵抗性を具える系統が、低温地域では低温条件下での生育の優れる遺伝子型や糖度上昇に要する期間の短い早熟性の系統が選抜される。日本で育成された品種の場合、種子島の育成品種は糖度上昇の早さを特徴とする場合が多く、沖縄の育成品種は台風・干ばつ抵抗性の高さを特徴とする場合が多い。

  変異の作出には、(1)製糖用さとうきびの品種・系統間で行う交配(品種間交配)、(2)種や属の異なる植物間の交配(種・属間交配)、(3)γ線等を利用した突然変異による遺伝子型の変更(突然変異)、(4)いわゆる遺伝子組み換え、以上の4つの方法がある。現在の中心は品種・系統間の交配であり、優良品種・系統の欠点を補うことを目的に、相補的特性を具える品種・系統間で交配することが多い。例えば、沖縄県農業研究センター(沖縄)の育成品種「Ni11」は台湾育成品種「F172」のさび病抵抗性と九州沖縄農業研究センター(種子島)で育成した有望系統「KF91―299」の早熟性の結合に成功した品種である。種子島育成の「NiF8」は、アメリカ合衆国農務省が育成した早熟性の「CP57―614」と、糖度上昇は遅いが農芸特性に優れ、主要病害に抵抗性の台湾育成品種「F160」の優良特性が結合した品種間交配の傑作である。多数の父親の花粉を混ぜて交配するポリクロス(多父交配)も行われる。日本育成の第1号品種「Ni1」は、台湾育成の早熟性品種「F146」を母親にして多父交配によって作出した遺伝子型である。もう一つ、多数の品種・系統を圃場で栽培して出穂開花させ、優良な品種・系統から種子を採取する、「自然受粉」による変異作出がある。この場合自家受精の可能性も否定できない。種子島の育成品種「Ni12」は、太茎で早熟性の育成品種「NiF3」を母親に、自然受粉により作出した遺伝子型である。

  九州沖縄農業研究センターでは、少雨条件への適応性、多回株出し性、生育期間短縮等について飛躍的な特性を具える系統を作出するために、製糖用の優良品種・系統とサトウキビ野生種、ススキやソルガム、エリアンサス属植物等を用いた「種・属間交配」を実施している。さとうきびの場合、種・属間交配は新しいことではなく、現在の製糖用品種はほぼ全てがオフィシナルム種と野生種との後代であり、野生種由来の遺伝子をある程度含んでいる。ちなみに、台湾育成のROC16は製糖用品種とサトウキビ野生種との後代をもう一度製糖用さとうきびに戻し交配して作出した、野生種の孫世代に当たる品種である。種子島では、野生種等の持つ特性をできる限り多く残そうとしている。2006年に育成された初の飼料用サトウキビ品種「KRFo93―1」は「NCo310」を母親、サトウキビ野生種「グラガクロエット」を父親にして育成した品種であり、旺盛な分げつ能力と収穫後の株再生力に基づく多回株出多収性が特徴である。「砂糖+ワン」生産を目指す系統の育成も育種操作の基準等は似ているが、蔗糖・還元糖の蓄積・生産力を重視して行われている。

命名法と様々な名称
  「コシヒカリ」、「ヒノヒカリ」、「コガネセンガン」等、親しみやすい名前を持つ他の作物と比べ、さとうきび品種の名前は、曰く「NCo310」、「POJ2725」、「L60―14]、「CP57―614」と、いかにも素っ気ない。、日本の育成品種も「Ni1」、「NiN2」、「NiF8」、「Ni9」、「NiTn18」等同様である。しかし、利点もある。「氏、育ち」が一目瞭然であることである。「氏より育ち」と言うが、さとうきび品種を導入、実用という観点で見る場合も同様である。さとうきび品種の特性には「育ち」に当たる育成地の条件が色濃く反映されるからである。「NiF8」の母親は早熟性の「CP57―614」である。「CP」品種に早熟性のものが多いのはなぜだろうか。「CP」品種はアメリカ合衆国フロリダ州のオキチョビ湖畔のカナールポイントで育成される。冬が寒く生育期間が短いことに加え、植物由来で窒素分が多い土壌、即ち糖度上昇には不利な環境が最大の特徴である。その中で選ばれた高糖性品種は、筋金入りの高糖性品種であり、早熟性品種である。もう少し厳密に言えば早熟性を介した高糖性品種である。さとうきびの世界も「氏より育ち」と言えそうである。

  品種名の中にある初めの大文字は「育ち」、すなわち、優良な遺伝子型を選抜して、品種にまで仕上げた育成地(あるいは育成地のある国、都市名等)の頭文字を表す。次の大文字は、「氏」すなわち、交配採種した試験場(あるいは試験場のある国、都市名等)の頭文字である。例えば、「NCo310」は「N(ナタール:南アフリカ共和国の都市名)」が育ちで、「Co(コインバトール;インドの都市名)」が氏、即ち、コインバトールで交配・採種した種子を南アフリカ共和国のナタールで選抜し、育成した品種であることを表す。「POJ2725」の「POJ」は東ジャワ糖業研究所の頭文字列、「L60―14」の「L」は米国ルイジアナ州立大学の頭文字である。日本の育成品種には「Ni1」、「NiN2」、「NiF8」、「NiTn20」等があるが、「Ni」はニッポン、その後の「N」は南アフリカ共和国ナタール、「F」は台湾(フォルモーサ)、「Tn」は台南の頭文字である。すなわち「Ni1」、「Ni6」、「Ni9」等々は日本で交配採種から選抜までの全工程を実施した品種であること、「NiF8」や「NiTn20」は台湾糖業研究所(台南市)で交配採種し、日本で選抜・育成した品種であること、「NiN2」は南アフリカ共和国ナタールで交配採種して日本で選抜・育成した品種であることを示している。その他、世界には「Q」(オーストラリア・クイーンスランド)、「Udhong」(タイ農業局・ウトン)、「Tukuman」(アルゼンチン・ツクマン)等の品種がある。ちなみにかっての有名ブランド「POJ」は呼び名変更により、現在では、育成地の頭文字から所在地の頭文字「Ps」(パスルアン)に代わっている。台湾は、F(フォルモーサ)からROC(リパブリック・オブ・チャイナ)に代わったが、現在品種改良は行っていない。

  興味深いのは、例えば「NiN2」、「NCo310」のN(ナタール)のような例である。同じ育成地が、ある時は日本育成品種の交配をし、ある時は自国育成品種の交配を外国に委ねていることを意味する。さとうきびではごく普通に行われることで、品種改良が国際的な広がりを持つことを表している。優れた交配親を求めるため、時には変異の拡大そのものを求めるために海外での交配を行うのである。日本も同様である。かつては台湾交配が中心であったが、現在では、自国交配を中心に、変異の拡大をブラジル交配と南アフリカ交配に求めている。ただし日本交配種子の海外への提供は実施していないため、交配が日本、育成地が外国という例はない。

日本で普及した外国育成品種
  日本に馴染深い海外育成品種といえばその第一は、かつての「POJ2725」、そして、現在も一部の地域で栽培されている「NCo310」であろう。台湾育成品種の日本糖業への貢献も大きく、現在、「F177」が奄美地域に、「F161」が南・北大東島で普及している。しかし、何よりもまず、日本のさとうきび栽培が「シネンセ種(中国細茎種)」の中国からの導入と共に始められたことを心に留めておく必要があろう。

  「シネンセ種(中国細茎種)」;最初の導入品種である。1600年代に、儀間真常、直川智により相次いで沖縄、奄美に導入されて以来、POJ2725の登場までの長期間に亘り、日本の主導品種の座を守り続けた。徳川吉宗の奨励策に支援されて日本本土各地に普及し、高品質和糖の原料とされたのもこの種である。大島在来、和歌山在来、高知在来、羽犬塚在来等、地名を付した名前が付けられていることが普及の広さと馴染みの深さを表している。この間、1869年に沖縄でシネンセ種の中から「読谷山」品種が選抜され、琉球弧の栽培地域に普及を拡げた。茎はやや細いが分げつが比較的多く、株の再生も中庸である。交配に用いられる例はほとんど無いが、黒糖原料としての美味しさと栄養性、機能性を兼ね具え、フラクトオリゴ糖含量が多い等の長所を持つ。香川、徳島では和三盆の原料として今も用いられている。

  「POJ2725」:「ワンダーケーン(驚異のサトウキビ)」と呼ばれた世界的大物品種「POJ2878」と同じ「育ち」、インドネシア糖業研究所(東ジャワ糖業研究所)の育成品種である。日本には1924年に導入された。「夏植栽培」と一体的に普及され、それまでの「シネンセ種」による栽培に比べ、収量・糖度の双方で飛躍的な向上をもたらした品種である。高温多湿に適する熱帯型品種であるが、日本では霜の降りる種子島にも普及し、「太茎種(たいけいしゅ)」と呼ばれて親しまれた。呼び名の通り茎は太く長い。柔らかく枯葉が自然に落ちるため収穫が容易である。茎が折れやすい、分げつ力や収穫後の株再生力が劣る等の弱点があり、台風・干ばつの常発地、高緯度の栽培地、株出し栽培では高糖多収は発揮されにくい。「NCo310」の導入以降は急速に面積が減少し、現在では分蜜糖原料としての栽培は見られない。高品質黒糖、高品質きび酢の原料としての適性が高く、今でも一部の地域では根強い人気を保っている。

  「NCo310」:高糖性、株出し多収性を特徴とする、近代育種の典型的成功例の一つである。根系が深く、分げつ力、収穫後の株再生力が高いことから、亜熱帯地域にも広く普及した。収穫時の株の引き抜きが少ない等の理由でハーベスタ収穫にも適性が高いため、世界各地で長期間人気を独占した。現在もその基本的特性への評判は下がっていないが、露菌病、黄さび病、黒穂病等に弱く、病害により各地で新しい育成品種に王座を明け渡している。日本では、第2次大戦後の1951年に導入され、瞬く間に「POJ2725」から王座を奪った。全地域で寡占状態が続いたが、黒穂病、葉焼け病、黄さび病等の蔓延、倒伏による枯死茎の多発、細茎で収穫が多労であること、土壌害虫の増加で最大の長所である株出し多収性が発揮されにくくなったこと等により、「F177」、「NiF8」等に主導品種の席を譲り、今ではどの地域でも普及面積は僅である。一時期、石垣島、南・北大東島等に普及し、その後黒穂病の蔓延で面積が減った沖縄の育成品種「Ni9」は、本品種を母親にして多父交配を行い、台風・干ばつ常発地である宮古島で選抜した品種である。

  「F177」:甘味資源振興会の尽力により台湾から導入された品種である。「NCo310」に比べ、茎が太く、新植で明らかに高糖多収であるため、初め久米島、後に奄美地域を中心に普及した。生葉が豊で初期生育が旺盛であり、生産者の間で高い人気を博した。しかし、低温条件では生育がやや不良であるほか、台風時の折損茎の多発、株出し能力が低い等の欠点があり、現在は他品種に代わった地域が多い。豊かな梢頭部が畜産飼料となる利点もあり、奄美地域を中心になお一定の普及面積がある。

  「その他の台湾育成品種」:日本で普及した台湾育成品種として、他に、糖度が低いために奨励品種には指定されなかったが多収性で作りやすい「F160」、初期生育が優れ高糖多収で沖縄県の奨励品種として石垣島、南北大東島で主導品種となった「F161」、また、やや糖度が低く、葉鞘の毛じが作業の難儀度を増すために疎まれたが、多収性で作り易く黄さび病に抵抗性の「F172」等がある。

  「L60―14」:ルイジアナ州立大学で育成された品種で、日本の導入第1号品種である。低温条件下でも茎の伸長が良いことから種子島で普及したが、倒伏が激しいこと等の欠点により大きな影響を持つには至らなかった。

あとがき
  さとうきびの本格的な品種改良は、1887年の東ジャワ糖業研究所、1888年のバルバドスにおける相次ぐ交配実生の獲得成功により進められた。近代のさとうきび生産の隆盛はこれら二つの成果に基づくさとうきび品種改良の成功によるところが大きい。このことがいかに大きな社会的功績であったかは、バルバドスで交雑実生の獲得に成功したJohn Redman Bovell氏の肖像が同国の2ドル紙幣に用いられていることからも知ることができる。その成功はサトウキビ野生種を用いた種間交雑によりさらに大きな飛躍に導かれた。高貴種を用いたさとうきび栽培・砂糖生産が疫病の蔓延により停滞したときに、インドネシア糖業研究所において、野生種を用いた種間交雑による耐病性強化が試みられたのである。野生種との交雑による耐病性強化の狙いは、オフィシナルム種(栽培起源種・高貴種)への戻し交雑(高貴化とも言う)を通し、耐病性だけではなく低温や乾燥への適応性や株出しの収量性向上に繋がり、その結果、さとうきびは亜熱帯地域、乾燥地域における砂糖生産のための高品質原料へと飛躍を遂げたのである。そのようにして広がったさとうきび生産地、その拡大に呼応するように世界各地にさとうきびの研究組織、育成地が設けられた。

  日本では、1881年に沖縄那覇市に勧農試験場、1902年に奄美大島に糖業試験場が設立され、1921年には台湾糖業試験場で育種事業が開始された。1915年には本格的な海外育成品種の導入が開始され、1924年のPOJ2725の導入に繋がった。1921年頃から交配が試みられ、1931年には沖縄農試で人工交配が成功した。その後、戦後の解体・再編を通し現在は、種子島と沖縄本島に育成地が置かれ、優良品種の育成を進めている。次号ではその成果、日本の育成品種の特徴と主な用途を紹介する。


写真 交雑実生獲得に成功したJohn Redman Bovell 氏の肖像の載るバルバドスの2ドル紙幣







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