メタボローム解析を用いて優良清酒酵母株の選抜過程を飛躍的に効率化する方法を開発

• 今まで、清酒酵母の育種には、その選抜過程で多くの時間と労力を要していました。
• 清酒のメタボローム解析（※１）（醸造酒メタボライト分析法）の導入により、目的酵母の選抜工程を飛躍的に効率化できることが明らかとなりました（特願2023-151687）。
• 独立行政法人酒類総合研究所との共同研究の成果として開発された清酒酵母は、既に実際に株式会社喜多屋の商品製造に使用されています。

現在、酒類醸造の現場では、特定の成分の生成量を調整するための遺伝子組換え技術を清酒酵母に使用することが制限されています。そのため、清酒酵母の育種では、紫外線照射や変異剤処理などでランダムに遺伝子変異を起こした株を作製し、そこから目的の特性を持つ株を選抜する方法が広く用いられています。しかし、この方法では目的とする特性以外の性質も変化してしまう場合も多く、変異株の中から優れたものを選抜するためには、非常に多くの候補株の清酒製造試験を実施して、成分を詳細に分析する必要があり、時間と労力がかかることが課題となっていました。

この課題に対して、九州大学大学院農学研究院の竹川 薫教授、木下理紗子氏（博士（社会人）課程1年）ならびに独立行政法人 酒類総合研究所の岩下和裕氏、金井宗良氏からなる研究チームは、メタボローム解析を活用した新しい選抜手法を開発しました。この方法では、親株から得られた多数の遺伝子変異株を少量の合成培地で培養し、菌体抽出物を液体クロマトグラフィー質量分析（LC-Q/TOF-MS）を用いて網羅的に解析しました。その結果、目的とする特性以外の代謝産物の組成が親株に近い酵母を選抜することで、遺伝子組換えを行わずに目的特性だけをピンポイントで改変した酵母株を効率的に得ることが可能となりました。

本研究の結果、3年にわたる研究期間を経て、香気成分や有機酸などの重要な成分の目標をクリアし、実用化に十分な醸造特性を備えた４つのオリジナル酵母の選抜・開発に成功しました。これらの酵母はすでに株式会社喜多屋での商品製造に活用されています。

本研究成果は日本の英文誌「Journal of Bioscience and Bioengineering」に2024年12月2日（月）（日本時間）に掲載されました。

これまで日本酒製造では、限られた清酒酵母の選択肢から理想に近いものを選抜することしかできず、酵母育種には多くの制約がありました。本研究で提案された効率的な酵母育種法が普及することで、研究機関や清酒メーカーによる酵母の能力改変がより活発になり、理想的な特性を持つ新しい酵母の開発が加速することが期待されます。

さらに、日本酒の多様化や高付加価値化が進み、国内外での日本酒市場の拡大に大きく寄与する可能性があります。また、独自性のある日本酒の開発を通じて、伝統的な酒造文化を未来へと継承しながら、さらなる発展を支える基盤となることが期待されます。

(※１) 清酒のメタボローム解析
清酒に含まれる多様な成分（代謝産物、メタボローム）をUPLC-QTOFMS（超高速液体クロマトグラフィー精密質量分析装置）を用いて一斉分析し、その成分値を用いて統計解析を行うことで、清酒成分の全体像の理解を目的とする解析手法。

掲載誌：Journal of Bioscience and Bioengineering
タイトル：Efficient yeast breeding using a sake metabolome analysis for a strain evaluation
著者名：Risako Kinoshita, Muneyoshi Kanai, Kaoru Takegawa, Kazuhiro Iwashita
DOI：10.1016/j.jbiosc.2024.10.010

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農学研究院　竹川 薫　教授