ゲノムリソース
ソバのタンパク質、フラボノイド、フラボン、フィトステロール、チアミン結合タンパク質、その他の希少化合物の機能性や性質についてかなりの研究が行われている（Li and Zhang, 2001; Tomotake et al, 2002; Kreft et al, 2006; Zielinski et al, 2009）． しかし、良好な連鎖地図、様々なクラスの分子マーカー、ESTライブラリー、ラージインサートDNAライブラリーなどのゲノムリソースの利用可能性は限られている。 また、PCR（polymer chain reaction）ベースのDNAフィンガープリントのような分子マーカーを用いた種間関係の解明については断片的な報告しかなく、インドFagopyrumの種間関係を示すのに利用されてきた。 Fagopyrum の 14 の接種と 2 つの亜種で試験した 75 のランダム 10mer プライマーのうち、再現性のあるバンドを生成したのはわずか 19 であった (Sharma and Jana, 2002a)。 1プライマーあたり平均19.15バンド、合計364バンドが観察され、そのうち99.45%が多型であり、Fagopyrumの種間関係の解明に貢献した(Sharma and Jana, 2002b)。 また、F. esculentum (29), F. tataricum (20), F. cymosum (2) の 51 接種について、ランダム増幅多型 DNA (RAPD) (Sethilkumarn et al., 2007) による特性解析を行った。 その結果、F. tataricum は F. esculentum よりも比較的多型であることがわかった。 また、F. esculentum は外来種であるため、予想されるヘテロ接合度は F. esculentum よりも高かった。 推定固定度指数（FST）の値は、ゾーンごとの個体群間の差異が小さいことを示唆した。 種ごとの集団構造は、ゾーン間の多様性よりも種間の多様性を示していた。 種間の分化は、FSTの計算値が95%上限を超えることから、強いといえる。 また，RAPD解析の結果，F. cymosumはF. tataricumよりもF. esculentumに比較的近いことが明らかとなった。 F. esculentum および F. homotropicum については，それぞれ 223 個および 211 個の AFLP マーカーに基づく遺伝地図が作成されている (Yasui et al., 2004)。 F. homotropicumの地図は8つの連鎖群を持ち、211個のAFLPマーカーで548.9 cMをカバーしている。 普通ソバのマイクロサテライトマーカーは、ライブラリから2785クローンの配列を決定することにより開発され、1483クローンが(CT)nおよび(GT)n反復に富むマイクロサテライトを持つことが示された。 237のマイクロサテライト遺伝子座に対してプライマーペアが設計され、そのうち180のプライマーペアが増幅された。 このうち、44のプライマー対は、一般的なソバ集団における変異の検出能力を評価し、F. tataricumを含む近縁のFagopyrum7種で利用した（Konishi et al.、2006）。 また、野生種のF. homotropicumから1つの細菌性人工染色体（BAC）ライブラリーが構築されている（Nagano et al.） ソバから開発された17のESTプライマーの適用性を、他の野生種および栽培種のFagopyrumで検証した(Joshi et al., 2006)。 増幅産物はバンド強度が異なっていた。 8309>
ソバの連鎖地図が整備されておらず、限られた数の分子マーカーしか利用できないことから、追加の分子マーカーを迅速に同定するためのインシリコ代替法を探すことになった。 我々は、分類学的に共通するFagopyrum属の他の植物種で利用可能なESTを利用した。 ソバはタデ目タデ科に属するので、SSRなどの分子マーカーを同定するために、同じ目に属する植物種を選びました。 表9.5の植物種で利用可能なESTは、データベースTIGR(http://compbio.dfci.harvard.edu/tgi/tgipage.html)からダウンロードした
Table 9.5. Fagopyrumに関連する植物種のESTの状況
| 科 | 植物種 | |
|---|---|---|
| アイスプラント科 | メセンブランダムクリスタルナム | 27,191 |
| アマランス科（ガチョウ科） | Beta vulgaris | 25,834 |
| Suaeda salsa | 973 | |
| Plumbaginaceae (leadwort family) | Limonium bicolor | 4,686 |
| Plumbago zeylanica | 1701 | |
| Tamaricaceae (tamarix family) | Tamarix androssowii, | 4,627 |
| Tamarix hispida | 17,082 |
EST, Expressed sequence tag.を使用。
SSRはPGG Bioinformatics at (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/cgi-binpub/autosnip/index_autosnip.pl)を用いてESTから同定し、その増幅のためのプライマーを設計した。 その結果、141のSSRについてプライマーペアを設計・合成し、そのうち13のSSRがF. tataricumの遺伝子型に増幅され、SSRの移植性が低いことが示された。 また、Konishiら(2006)がF. esculentumで同定した54のSSRをF. tataricumの選抜したアクセッションで試験したが、多型は認められなかった。
また、ルチン生合成に関わる遺伝子の比較ゲノム研究を試みた。 ルチンの生合成経路は、様々な植物種で解明されている。 ルチン生合成経路に関与することが知られている遺伝子は以下の9つである。 フェニルアラニンアンモニアリアーゼ、シンナメート4-ヒドロキシラーゼ（C4H）、4-クマリルCoAリガーゼ（4CL）、カルコン合成酵素（CHS）、カルコンイソメラーゼ、フラボノール合成酵素、フラバノン3-ヒドロキシラーゼ（F3H）、フラバノン3´ヒドロキシラーゼおよびグルコシル／ラムノシルトランスフェラーゼである。 これらのうち、CHSとグルコシルトランスフェラーゼの2つの遺伝子は、F. esculentumとF. tataricumでそれぞれ同定されている（Hrazdina et al.） 我々は、比較ゲノム解析法を用いて、韃靼そばの残りのルチン生合成遺伝子を同定し、クローニングを行った。 8309>
ルチン生合成に関わる遺伝子の塩基配列とタンパク質配列を異なる植物種から検索し、多重配列アラインメントを行って配列の類似性の程度を明らかにした。 双子葉植物から検索した遺伝子配列の保存領域からプライマーペアを設計し、Fagopyrum種（普通ソバ、韃靼ソバ、米韃靼ソバ）でテストした。 すべての遺伝子がFagopyrumで増幅された。 CHS、4CL、グルコシル・ラムノシルトランスフェラーゼは1バンド増幅、F3HとC4Hは複数コピーの遺伝子が増幅された。 ルチン含量に対照的な変異を示すF. tataricumの遺伝子型は、ルチン生合成に関わる遺伝子のDNA配列変異の同定に利用されている。 ルチン含量の高い遺伝子型と低い遺伝子型における一塩基多型の同定は、ルチン含量の高いソバの分子育種に大きな意味を持つと思われる。 また、ルチン高含有遺伝子型は、ディファレンシャルディスプレイ解析により、ルチン生合成を制御する制御遺伝子の同定に利用されている。 また、高ルチン含量で脱皮しやすい遺伝子型からBACライブラリーを構築し、有用遺伝子のクローニングを最終目標としている。 このBACライブラリーは、F. tataricumのゲノミクスを追求する上で非常に有用である。
Gupta et al. (2012) は、種子成熟段階（花序から種子成熟）におけるcDNA-AFLPによる差分転写プロファイリングを、32種類のプライマーの組み合わせにより、合計509個の転写断片 (TDFs) を作成して検討した。 その後、F. tataricumとF. esculentumから167個のTDFを溶出し、クローン化し、塩基配列を決定した。 TDFは、基礎代謝と二次代謝（33%）、制御（18%）、シグナル伝達（14%）、輸送（13%）、細胞組織（10%）、光合成とエネルギー（4%）といった異なる生物学的プロセスを制御する遺伝子を表し、細胞代謝に属するものを除くほとんどのTDFはF. tataricumでF. esculentumよりも比較的高い転写量を示していることが明らかになった。 また、フラボノイドの生合成や蓄積には、構造遺伝子に加えて、調節因子、修飾因子、トランスポーターなどの他の遺伝子群も重要であると結論付けた。 cDNA-AFLP技術を利用して、Fagopyrum種の種子成熟段階におけるルチン含量の違いに寄与する遺伝子を捕捉することに成功した。 花から種子成熟期への移行期にTDFの転写量が増加することは、F. tataricumがF. esculentumよりも高いルチン含量を持つだけでなく、栄養学的な優位性にも関与することを示唆した。
また、遺伝子特異的STSマーカーを91種のソバ接種に対して検定し、これらの遺伝子座の対立遺伝子多様性について明らかにした。 その結果、27のSTS遺伝子座のうち、18の遺伝子座が増幅された。 残りの9つのプライマーはヌルアレルを増幅するか（可能性は低い）、検出可能なPCR産物のために遺伝子内の別の領域を選択する必要があった。 BW16は1つのアレルしか増幅しなかったが、BW10は5つものアレルが増幅された。 残りのマーカーでは、8つのマーカーが2つのアレルを増幅し、6つのマーカーが3つのアレルを増幅し、2つのマーカーが4つのアレルを増幅していた。 これらのSTSプライマーは平均して1遺伝子座あたり2.7バンドを増幅した。 STSマーカーのうち、BW10（Fe2SA1、8kDアレルゲンタンパク）、BW12（主要アレルゲン貯蔵タンパク質、FAGAG1）、BW22（種子形成時のタンパク質減少）、BW27（プロテイナーゼ阻害剤、BTIw1）は、91ソバ属間でかなりの多型（PIC > 0.5）が見られた。 しかし、これらのマーカーは全体として、多型情報量（0.268）、観察ヘテロ接合度（0.259）、期待ヘテロ接合度（0.318）の推定値が中程度であった。 多型の推定値が中程度であった理由として、STS遺伝子座は主要な機能を担う遺伝子に位置しているため、配列が比較的保存されている可能性がある。
マーカー表現型の関連では、24の形態的形質のうち、18形質はマーカープロファイルと全く関連を示さなかった。 試験重量、成熟日数、葉長、主枝数、草丈、種子形状はマーカーと様々な関連性を示した。 STSマーカーが宿主となる遺伝子は、BW10（8kDアレルゲンタンパク）、BW18（アスパラギン酸プロテアーゼ9）、BW13（レグミン様タンパク質）、BW17（カルコン合成酵素）、BW22（種子形成時のタンパク質減少）、BW09（13Sグロブリン）、BW25（シスペロキシドキシン）およびBW24（フェゴピリトル合成酵素1）であり、関連することが示された。
ソバの用途
ソバは農業的、栄養的に非常に大きな利点を持つ作物である。 ソバ粉には多くの用途があります。 パンケーキミックスや様々なパンに使用されています。 パンやパスタ、朝食用シリアルなどには、小麦粉とブレンドして使われることが多い。 ソバ粉はインドではクトゥ・カ・アタと呼ばれ、ブラタや断食の日に食べることができ、断食のための合法的な食べ物の一つである。 また、インドではチラーレやジャレビ、ネパールではシルやフラウラと呼ばれる塩味の料理が、東部ヒマラヤではプワ、西部ヒマラヤではハルワと呼ばれる砂糖入りの料理があります。 また、米と同じように叩いて茹で、米の代用品として食されることもある。 ソバは穀物粉との相性がよく、必須アミノ酸を多く含むため、栄養価の向上に利用できる。 研究によると、小麦粉に60％までのソバ粉を混ぜると、許容範囲のパンができるそうです（Pomeranz, 1983）。 ロシアでは、ソバの実をバターや獣脂、麻の実油と一緒に調理し、兵士の食糧の一部として提供されています。 栄養補助食品とは、食品または食品の一部であり、病気の予防や治療など、医療や健康に役立つ物質と定義されています（DeFelice, 1994）。 ソバにはビタミンPが含まれており、その中にはフラボノイドのルチンが含まれています。 ルチンは、血中のコレステロール数を減少させる効果があることで知られています。 さらに、ソバは高血圧の予防にも効果的です。 ルチンは、毛細血管や動脈を丈夫で柔軟な状態に保つことが知られています。 ソバに含まれるルチンの効果は、ビタミンCを加えることでさらに強まります。30gのソバを定期的に摂取すると、年齢や体重などの他の要因に関係なく血圧が低下することが分かっています。 ジョンズ・ホプキンス医学研究所との共同研究で、Jiangら（1995）は、ソバを最も多く消費した被験者が最も血圧が低かったと報告しています。 花が咲いたソバ畑は、ミツバチにとって貴重な蜜源となります。 ソバから生産された蜂蜜は、一般的に暗く、クローバーから生産された蜂蜜よりも強い風味を持っており、いくつかの消費者によって好まれています。