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本頁は“育雑 42:631-639(1992) ”に掲載したものです．図表一部省略．
Bulbosum法により得られたビールオオムギの半数体倍加系統の農業形質と麦芽品質
Masahiko FURUSHO and Tomohiko YOSHIDA : Agronomic Performance and Malting Quali-ty of Doubled Haploid Barley Lines De- veloped by the Bulbosum Method (English summary on p. )
古庄雅彦１）・吉田智彦２）
福岡県農業総合試験場， 筑紫野市 〒818
１）現 農業研究センター，つくば市 〒305
２）現 九州大学農学部， 福岡市 〒812
野生オオムギ Hordeum bulbosum L.を利用した半数体育種法により作出したビールオオムギ固定系統の農業形質および麦芽品質を調べた．1988年１〜２月に２組合せの栽培オオムギＦ１とH.bulbosumを交雑し，コルヒチン処理によって同年６月にそれぞれ１１１個体と９８個体の半数体倍加個体を得た．1988年度に一方の組合せからの７８系統，他の組合せからの６５系統について圃場試験を行った結果，子実重，1000粒重および整粒歩合について系統間に大きな変異がみられた．これら２組合せからそれぞれ２８系統を選抜し，1989年度に圃場試験と麦芽品質分析を行った結果，子実重，1000粒重，整粒歩合および麦芽品質評点は前者がそれぞれ，35.2〜50.5kg/a，44.0〜50.9g，65.0〜95.7％，-14.2〜15.7，後者は39.6〜57.5kg/a，43.9〜51.5g，70.8〜93.4％，-7.5〜13.3であった．２か年の結果から４系統を選抜し，地域適応性の検定を行った．これら４系統は，標準品種のあまぎ二条と比較して栽培特性が優れ，多収で，麦芽品質が良く，うどんこ病と縞萎縮病に複合抵抗性であった．交配から３か年で地域適応性検定試験に供試する系統を決定することができ，bulbosum法はビールオオムギにおいて，早期新品種育成の手段として有効に利用できると考えられた．
KEY WORDS : Hordeum vulgare, bulbosum method, doubled haploid, agronomic per- formance, malting quality, breeding pro-gram.
緒 言
栽培オオムギ（Hordeum vulgare L.）と野生オオムギH.bulbosum L.を交雑すると，胚形成の過程でH.bulbosumの染色体だけが特異的に消失するので，オオムギの半数体を得ることができる（KASHA and KAO 1970）．半数体はその染色体を倍加すれば直ちに固定系統となり，新品種育成までの期間を大幅に短縮できるので，実際のオオムギ育種事業の中で用いれば効果的な手段となる．このbulbosum法を飼料用オオムギ育種に利用して，カナダでMingo（HO and JONES 1980），Rodeo（CAMPBELL et al.1984）が育成され，ニュージーランドではGwylan（COLES 1986）が選定された．また，コムギにもbulbosum法が利用できることが報告されており（BARCLAY 1975），牛山（1989）はコムギ育種に適用し，有望系統を作出している．しかし，国内ではオオムギ育種に半数体育種法を適用して新品種を育成した報告は未だない．
著者らは，1987年度よりビールオオムギにbulbosum法を適用した半数体作出法を確立することと，本法を利用した新品種育成に着手した．その結果，これまでにbulbosum法による効率的な半数体作出法（古庄ら1987）および半数体作出率の品種間差（FURUSHO et al.1990）について研究を進め，ビールオオムギに適用可能であることを明らかにするとともに，半数体倍加固定系統を作出することができた．そこで，得られた半数体倍加固定系統について栽培特性や収量等の農業形質と麦芽品質を調査し，有望系統の選抜を行った．さらに，選抜した系統を地域適応性検定試験に供試したところ，これらの系統は育種目標どおりの特性を有しており，本法によって短期間に固定した有望系統を選抜できることを明らかにしたので，ここに報告する．
材料および方法
九州二条10号×関東二条25号と吉系19×関東二条25号の２組合せのＦ１を用いた．母本の九州二条10号と吉系19（いずれも当場育成系統）は栽培特性に優れているが麦芽品質が中程度，一方，共通父本の関東二条25号（栃木県農業試験場栃木分場育成）は麦芽品質が良く，大麦うどんこ病抵抗性を有するが，栽培特性がやや劣る系統であった．また，これらの系統はすべて大麦縞萎縮病抵抗性を持っていた．H.bulbosumの系統はCb2920（2n=2x=14,新潟大学福山利範博士より分譲）を用いた．FURUSHO et al.(1990) の方法により半数体を作出した後，0.05％のコルヒチン溶液で２０℃，５時間株元を浸漬処理し，半数体倍加個体を得た．半数体の作出から圃場試験までの過程と比較として福岡県農業総合試験場で行っている従来の系統育種法による育成過程をFig.1に示した．一連の試験は場内の温室および試験圃場で行った．1988年６月に２組合せからそれぞれ１１１個体と９８個体の半数体倍加個体を得た．各組合せからの半数体倍加個体には前者にＤＨ１，後者にＤＨ２の組合せ番号を付けた．同年秋の播種までに種子増殖を温室内で行い，一定量以上の種子を確保できたＤＨ１の７８系統とＤＨ２の６５系統を各系統の種子量に応じて播種面積（0.5〜2.8m２）を設定し，1988年度（播種年度）の圃場試験および選抜を１反復で行った．1989年度の圃場試験は各組合せから選抜した各々２８系統を播種面積7.0u，１反復で行った．標準品種としてニシノゴールドを供試した．1990年度に過去２か年の結果から４系統を選抜し，これらの地域適応性をみるために栃木県農業試験場栃木分場（栃木県栃木市）とビール４社の試験地（キリンビール（株）：栃木県喜連川町，サッポロビール（株）：群馬県新田町，アサヒビール（株）：滋賀県野洲町およびサントリー（株）：栃木県岡本町）に配付して農業形質を調査した．各試験地の播種面積は4.8〜9.6uでいずれも２反復，標準品種はあまぎ二条であった．同時に，福岡農総試で播種面積7.5u，２反復で，標準品種にあまぎ二条，比較品種としてニシノゴールドを用い圃場試験を行った．なお，1990年度の福岡での稈長，穂長，穂数，倒伏程度，子実重，1000粒重（2.5mm以上の粒），整粒歩合（2.5mm以上の粒の割合）および整粒重（子実重×整粒歩合）の各形質について分散分析を行い標準品種と比較した．さらに，うどんこ病は1988年に半数体が得られた段階で病菌を人工接種して抵抗性検定を行い，1988年度以降は圃場試験を行いながら自然発病させ検定した．縞萎縮病は1988年度以降に圃場試験に供試した系統を同病汚染圃場に同時に播種し，抵抗性を検定した．麦芽品質は1988年度は６０ｇ製麦とし，ＤＨ１から６３系統，ＤＨ２から３７系統，1989年度は２５０ｇ製麦とし，ＤＨ１から２５系統，ＤＨ２から２２系統について，ニシノゴールドを標準品種として栃木県農業試験場栃木分場に分析を依頼した．
結 果
H.bulbosumとの交雑により得られた植物体から，各組合せごとに任意に約５０個体を選抜しその染色体を観察したところ，すべて染色体数７本のオオムギ半数体であった．さらに，コルヒチン処理後収穫した種子から養成した植物体の染色体を調査したところ，染色体数１４本の２倍体であった．1988年度におけるＤＨ１およびＤＨ２の子実重，1000粒重および整粒歩合の頻度分布をFig.2に示した．ＤＨ１は子実重が22.8〜46.2kg/aで平均は32.8kg/a，1000粒重は41.2〜50.6g，平均45.5g，整粒歩合は65.0〜96.6％で平均は86.8％であった．ＤＨ２は子実重が25.6〜53.2kg/aで平均は38.3kg/a，1000粒重は44.0〜54.8g，平均47.3g，整粒歩合は75.5〜96.4％で平均は89.7％であった．各組合せともに子実重と1000粒重の平均値は標準品種（ニシノゴールド）より大きかった．整粒歩合の平均は標準品種より小さかったが，80％以上の高い値を示す系統が多かった．稈長，倒伏程度，成熟期，1000粒重，整粒歩合およびうどんこ病抵抗性をもとに各組合せからそれぞれ２８系統を選抜した．それらの系統の1989年度における子実重，1000粒重，整粒歩合および麦芽品質（1988年度材料）の頻度分布をFig.3に示した．ＤＨ１は子実重が35.2〜50.5kg/aで平均は41.8kg/a，1000粒重は44.0〜50.9g，平均47.3g，整粒歩合は65.0〜95.7％で平均は83.7％であった．ＤＨ２は子実重が39.6〜57.5kg/aで平均は48.1kg/a，1000粒重は43.9〜51.5g，平均47.3g，整粒歩合は70.8〜93.4％で平均は86.3％であった．各組合せともにいずれの形質も平均値は標準品種より大きかった．それぞれ２８系統の麦芽品質の評点はニシノゴールドに比較してＤＨ１が-14.2〜15.7，平均3.0，ＤＨ２は-7.5〜13.3，平均4.7で高い評点を示す系統が多かった．1988年度および1989年度の圃場試験と麦芽品質分析の結果から，地域適応性検定試験に供試する系統として，1000粒重と整粒歩合が高く，多収で，麦芽品質もニシノゴールド並かより優れた４系統（ＤＨ１由来の吉系30，31，ＤＨ２由来の吉系32，33）を選抜した．いずれの系統ともうどんこ病抵抗性検定を３回，縞萎縮病抵抗性検定を２回行ったが，すべて抵抗性を示した．吉系30，31，32，33の1989年度と1990年度の福岡での圃場試験結果をTable 1に示した．1989年度の結果によると，ニシノゴールドと比較していずれの系統とも成熟期は同じ，稈長は同等かやや短く，穂長はやや長かった．穂数は吉系31，32，33が多かった．倒伏は吉系31が微程度（試験区当りの倒伏株率が10％未満）であったが，他の系統では倒伏はみられなかった．子実重，1000粒重，整粒歩合および整粒重はいずれも大きかった．1990年度は標準品種をあまぎ二条として比較したが成熟期は同じかやや早く，吉系30，32，33は稈長，穂長ともに有意に短かった．穂数は吉系32，33が有意に多く，倒伏に対してはいずれもあまぎ二条より強かった．子実重と1000粒重は吉系31，32，33，整粒歩合は吉系30，32，33，整粒重はいずれの系統ともあまぎ二条に比べて有意に高かった．これら４系統の1988年度および1989年度材料の麦芽品質の値をTable 2に示した．1988年度は６０ｇ製麦であるが，いずれの系統とも品質はよく，高い麦芽品質を持つニシノゴールド並かそれを上回っていた．1989年度の２５０ｇ製麦でも前年の結果と同様にニシノゴールドと同等かそれを上回っていた．
1990年度に地域適応性をみるため供試した系統の各試験地での子実重，1000粒重，整粒歩合および整粒重をあまぎ二条に対する比率で比較した（Fig.4）．子実重についてみると，試験地では滋賀県野洲町，系統では吉系30があまぎ二条を下回る成績を示すことがあったが，その他はいずれも多収であった．特に吉系31は各試験地で標準品種以上の子実重を示した．1000粒重は栃木県喜連川町，群馬県新田町，栃木県岡本町で吉系30が小さかったが，他の系統は同じか大きかった．整粒歩合は喜連川町で４系統とも小さかったが，他の試験地では同じか高い値を示した．整粒重は喜連川町で吉系30，31が，野洲町で吉系30，32，33が小さかったものの他の試験地ではいずれの系統ともあまぎ二条より大きかった．
考 察
本研究では，ビールオオムギ育種へのbulbosum法の利用および本法によって育成された系統の農業形質，麦芽品質および地域適応性について検討した．bulbosum法によるオオムギ半数体育種法により短期間の内に通常の育種事業の中に組み込んで有望系統を育成することができた．半数体育種法を育種事業の中に組み込むにあたっては，通常の育種法との競合を避けるために秋の播種作業が完了した時点から半数体の作出に取りかかること，半数体倍加固定系統の採種は圃場の収穫作業が終了した後にできること等が必要であった．そこで，秋播性程度の高いH.bulbosum（KOLLER and HIGHKIN 1960）を12月から開花させるために，９月から８週間の春化処理（５℃，８時間日長）を始めた．また，大型の人工気象器等の設備がない場合に大量に半数体倍加個体を得るためには３月下旬までにコルヒチン処理を行う必要があった（古庄ら1988）ので，H.bulbosumとの交雑は２月上旬までに終了するようにした．
半数体倍加固定系統を作出するにあたっては，栽培性と麦芽品質がよく，複合病害抵抗性を持つ系統の育成を目的とした．そこで，栽培特性は優れているが麦芽品質が中程度の系統と麦芽品質は優れているが栽培特性がやや劣る系統の組合せのＦ１を半数体育種に使用し，所期の目標にかなった固定系統を選抜できた．本研究で得られた植物体は，染色体の観察結果から半数体と倍加半数体固定系統であった．HAMACHI et al.（1988）は日本の二条オオムギ品種の葯培養においては花粉からの不定胚の出現率が低く，再分化した植物体もアルビノが多いために緑色植物体の再生率も低いことを報告している．しかし，ここで用いたbulbosum法では，異常変異個体の出現はまったくなく，半数体の作出と染色体倍加を効率的に行うことができた（古庄ら 1988，FURUSHO et al. 1990）ことから，ビールオオムギにおいてbulbosum法は実用的な育種技術として確立できたと考えられる．２組合せのＦ１から得られた固定系統の収量，1000粒重および整粒歩合はいずれの組合せにおいても幅広い変異を示し（Fig 2），その中から優良な農業形質を持つ系統を選抜できた（Table 1）．したがって，ビールオオムギにおいては栽培オオムギＦ１から半数体を作出し，遺伝的組換えを固定する本法は実用的に十分利用できると考えられる．さらに，栽培オオムギの交配から地域適応性検定試験に供試する系統を決定するまでに３か年を要したが，これは通常の系統育種法よりも約２年育種年限を短縮でき（Fig.1），半数体育種法の利点を生かすことができた．本研究で得られた有望系統は農業形質，麦芽品質ともに標準品種を上回っていた（Table 1, 2）．また，地域適応性を検討した結果，１系統を除いてどの系統とも収量や特に1000粒重や整粒歩合が標準品種を上回っており，これらの系統は地域適応性が広いと考えられた（Fig.4）．これまでにbulbosum法によって育成された品種も栽培オオムギF１から半数体を作出しており,地域適応性試験に供試するまでの期間も本試験の結果とほぼ同様であった(HO and JONES 1980,CAMPBELL et al.1984，COLES 1986)．
以上の結果から，ビールオオムギ品種育成において半数体育種法は育種年限を短縮し，有望系統を選抜できる効率的な手段であることが明らかとなった．なお，著者ら（1988，1990）はうどんこ病と縞萎縮病は半数体段階で選抜が可能であることを報告した．したがって，半数体段階で耐病性の選抜を行った個体だけをコルヒチン処理すればよく，選抜効果をさらに高めることができると考えられる．また，半数体作出率が高く，春播型であるために春化処理なしで開花するH.bulbosum系統の選抜（FURUSHO et al. 1992）など，bulbosum法の一層の効率化を図ってきた．残された問題としては，栽培オオムギの品種によっては半数体作出率が低い場合がある（FURUSHO et al. 1990）こと，秋播性程度の低いビールオオムギを材料として用いた本研究では半数体倍加系統を得るまでに春化処理を必要とはしなかったが，秋播性程度が高い材料を用いる場合は春化処理が必要となり，倍加半数体固定系統を得る効率が低下する可能性があること等がある．
謝 辞
本研究の遂行にあたって，福岡県農業総合試験場農産研究所育種部二条大麦育種研究室の方々に全面的な協力をいただいた．また，ここに発表する機会と本論文の校閲をいただいた．麦芽品質は栃木県農業試験場栃木分場で分析していただいた．地域適応性検定試験はビール大麦育成系統合同比較試験（佐々木 1990）の一環としてなされたが，本試験には栃木県農業試験場栃木分場，キリンビール（株），サッポロビール（株），アサヒビール（株）およびサントリー（株）のビールオオムギ育種に関係する方々が参加された．各位に対し深い感謝の意を表する．
引用文献
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Summary
Barley (Hordeum vulgare L.) haploid can be obtained from interspecific hy- bridization between H.vulgare and H.bul-bosum followed by the selective elimina-tion of H.bulbosum chromosomes. The objective of this study was to evaluate the agronomic performance and malting quality of doubled haploid barley lines developed by the bulbosum method. F１ plants derived from two cross combina- tions of barley cultivars were crossed with a strain of H.bulbosum, and their haploid hybrids were treated by 0.05% colchicine solution to produce the dou- bled haploids. As the results, 209 dou-bled haploid plants were obtained from 2F１'s (DH1, DH2) by the bulbosum method. Ranges for grain yield,1000 grain weightand plump grain percentage of 143 lines tested in 1988 were 22.8-46.2kg/a, 41.2-50.6g, 65.0-96.6%(DH1) and 25.6-53.2kg/a44.0-54.8g, 75.5-96.4%(DH2),respectively(Fig.2) and 56 lines were selected. Ranges for grain yield,1000 grain weightplump grain percentage and malting qual-ity of the 56 lines tested in 1989 were 35.2-50.5kg/a, 44.0-50.9, 65.0-95.7%, -14.2-15.7(DH1) and 39.6-57.5kg/a,43.9-51.5g, 70.8-93.4%, -7.5-13.3 (DH2), respec-tively(Fig.3). Four superior lines wereselected to test the local adaptability from the experimental results in 1988 and 1989(Tables 1 and 2). These lines had superior to the check cultivars in agronomic performance and malting qual- ity, and were resistant to powdery mil- dew and Barley Yellow Mosaic Virus (BaYMV). The tests at 5 experiment stations in 1990 showed that agronomic perform- ance of the 4 lines were moderately su- perior to the check cultivar Amagi Nijo (Fig. 4) with local adaptability. In conclusion, highly promising lines were obtained in a short period by the bulbosum method, suggesting that the method isuseful for malting barley breeding.
M. FURUSHO１）
T. YOSHIDA２）
Fukuoka Agricultural Research Center, Chikushino，818
Present address:
１）National Agriculture Research Center, Tsukuba, 305
２）Faculty of Agriculture, Kyushu Univer-sity, Fukuoka, 812
以上