アイルランド飢饉後、ジャガイモと病原体の進化的対抗を解明する研究

Tokyoノースカロライナ州立大学の科学者たちは、1840年代のアイルランドのジャガイモ飢饉を引き起こした病気とジャガイモ植物の進化に関する新たな詳細を発見しました。古いジャガイモの葉を研究することで、病気に対する抵抗力を持つための植物の遺伝子の変化と、植物を感染させやすくするための病気の遺伝子の変化を明らかにしました。

研究チームは、特別なDNAシーケンシング手法を用いてジャガイモと病原体フィトフトラ・インフェスタンスを研究しました。この手法により、ジャガイモの抵抗性遺伝子と病原体のエフェクター遺伝子を両方調べることができました。この両方の遺伝子セットを同時に研究するのは今回が初めてで、植物と病原体の相互作用について新たな洞察を得ることができました。

本研究の主な発見は以下の通りです。

• 病原体によるR1抵抗性遺伝子への耐性
• 病原体の多くのエフェクター遺伝子の安定性
• 1845年から1954年の間に病原体に一組の染色体が追加されたこと

研究によると、Phytophthora infestansのFAM-1株は、ジャガイモ育種にR1耐性遺伝子が使用される前から、この遺伝子を回避することができたことが判明しました。これは、この病原体が野生のジャガイモで類似の耐性に直面した可能性を示唆しています。研究は、育種業者が1937年以降にさまざまな耐性遺伝子を導入したものの、病原体の一部のエフェクター遺伝子が変化しなかったことを示しています。これらの遺伝子は生命維持に不可欠であるか、変化の圧力が十分ではなかった可能性があります。

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この病原体は時間とともに染色体の数を増やすことができます。この能力は、病原体の感染力を高める可能性があります。この発見は、染色体の変化がどのようにして病原体をより危険にするかを研究する新たな手段を科学者に提供します。

この研究は、時間が経っても変わらない遺伝子を明らかにすることで、将来のジャガイモ育種に役立ちます。育種者はこれらの安定した遺伝子に焦点を当てることで、病原体が抵抗性を持つまでの速度を遅らせることができます。また、野生のジャガイモから得られるいくつかの安定した抵抗性遺伝子を利用することも、有効な戦略かもしれません。

この研究は、病原体が時間とともにどのように変化するかを知ることの重要性を強調しています。過去のデータを参照することで、現在の植物育種の問題を解決する手助けになることを示しています。この情報を活用することで、育種家は病気に強いジャガイモ品種を開発することができます。これは、ジャガイモが世界中で重要な作物であるため、食糧安全保障にとって重要です。

この研究により、ジャガイモとそれに影響を及ぼす病気の相互作用が理解できるようになりました。この知識を活用することで、将来の育種プログラムでは、病気により強い抵抗力を持つジャガイモを生み出すことが可能になります。また、歴史的研究と遺伝学の両方を活用して農業問題を解決することの重要性も示しています。