從明治初期開始在日本國内釀造的啤酒，其主要原料——大麥原本是外來作物。經過約150年的育種，已在日本紮根。最近的基因分析結果揭示了在育種程序中，對致命性電腦病毒病的抗性基因是如何被融合到大麥基因體中的。分析還發現了可能對釀造產生不良影響的基因似乎也與之相黏著。這些發現，便於開發出在更短時間内培育更易於種植、更美味的啤酒大麥。
進行基因分析的二條大麥農林20號（Sky Golden，左二）和二條大麥農林22號（Sachiho Golden，左三）。它們分別繼承了木石港3號大麥（最左）的「rym5」和鋼小麥（Haganemugi，最右）的「rym3」的電腦病毒抗性基因（供圖：岡山大學資源植物科學研究所的武田真教授）
適應高溫多含油氣候
啤酒的主要原料是大麥的「麥芽」和增加苦味的「啤酒花」以及發酵產生酒精的「酵母」。麥芽煮沸後，在麥芽中所含酶的作用下，大麥等的澱粉轉化爲糖，形成甜味的小麥汁。向其中依次加入啤酒花和酵母，經過發酵和陳釀後的液體就是啤酒。
據岡山大學資源植物科學研究所的武田真教授（植物育種學）介紹，日本早在約2000年前的彌生時代，就已在培育經由中國和北韓半島等地傳入的六條大麥。然而，這種大麥主要用來製作小麥飯食用，蛋白質含量高，不適合釀造啤酒。
用於釀酒的啤酒大麥傳入日本大約是在150年前。日本的第一家啤酒釀酒廠（日本橫濱啤酒廠）於1869年（明治2年）成立，1876年開始從歐美、澳大利亞引進用於釀造啤酒的二條大麥。1891年之後，在政府和民間的參與下，日本開始大麥雜交育種。
雖然大麥在寒涼地區也能成長，但收穫時若被雨淋，品質就會明顯下降。因此，爲了使當初引進的「黃金瓜（Golden Melon）」等大麥品種在進入梅雨期前就能收穫，需要使它提早成熟，或者使其矮小以便抗倒伏，經過約100年的雜交育種，日本擁有了「Amagi二條」等大麥品種。用於釀造啤酒的大麥經過培育，逐步適應了日本的高溫多含油氣候。
從英國引進後在栃木縣進行品種改良的啤酒大麥「黃金瓜（Golden Melon，）」（右），和經過100年左右雜交育種後形成的早熟矮生品種「Amagi二條」（供圖：岡山大學資源植物科學研究所的武田真教授）
經過1970年代以來的品種改良，終於獲得抗病性
雖然透過明治時代以來的品種改良得到了矮生早熟的品種，但在日本國内由於RNA電腦病毒引發的條紋萎縮病會透過土壤傳染，因此要求大麥品種對這種電腦病毒病具有抗病性。患條紋萎縮病後，大麥的葉片會變黃，出現褐色斑點並枯死。若病徵較輕則會隨着成長逐漸恢復，但會導致成長不良，穗小且小麥胚不良。
大麥的外觀（左起2張）和葉片的等比增大照片（右起2張）。兩組中的左圖均爲作物傳染條紋萎縮病的大麥葉片。傳染該電腦病毒後，在初春時葉片會變成鑲嵌圖狀並變黃枯萎（供圖：岡山大學資源植物科學研究所的武田真教授）
爲了培育具有電腦病毒抗性的啤酒大麥，從1970年代開始，研究人員將中國的「木石港3號大麥」和日本原有「鋼小麥（Haganemugi）」等食用大麥雜交，進行了連續的品種改良，現在已栽培出二條大麥農林20號和二條大麥農林22號等抗病性品種，現已作爲高品質的啤酒大麥被大量栽種。
岡山大學資源植物科學研究所自1979年設置大麥系統保存設施以來，歷經半個多世紀，收集和保存了整個小麥農耕圈區域内的大麥遺傳資源。武田教授等的研究團隊，將二條大麥農林20號和二條大麥農林22號等的遺傳資訊，與正在進行基因體分析的品種以及具有特徵品種等進行比較，調查了電腦病毒抗性是怎樣被融合到大麥基因體中的。
解讀RNA序列，解析SNP
武田教授等人解讀了開花後第20天未成熟種的RNA序列。並解析了展現遺傳資訊變異的SNP（single nucleotide polymorphism，單核苷酸多態性），結果在二條大麥農林20號中找到了2419個，在二條大麥農林22號中找到了3058個。
在二條大麥農林20號中，SNP特別集中在染色體上與電腦病毒抗性基因或色料相關資訊附近的兩個位置。而在二條大麥農林22號中，電腦病毒抗性基因附近並沒有明顯的SNP集中，相比二條大麥農林20號，它僅從本地品種繼承了抗性基因。
根據SNP的分佈，武田教授指出「透過育種導入電腦病毒抗性基因的程序中，食用的母本其他基因似乎也會毫無遺漏地黏著在一起」。預計其他基因中可能會包含不少對釀造質量產生負面影響的基因。
如果能確定這些基因，並做好作爲篩選標準的標記，關於是否只有有用的基因被高效導入的這個問題，就可以省去從種到可以確定表徵的栽培時間而進行判斷。期待透過開發努力，迎來能釀造出更美味啤酒的大麥的那一天。
原文：長崎綠子/Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
【相關鏈結】
• 岡山大學新聞稿「透過基因揭開日本啤酒大麥的150年改良史」
