スイカの7つの種は信じられないほどの多様性を持っています.クレジット:Xingping Zhang/Syngenta
国際的な研究者チームは、スイカの 7 種すべてのゲノムを包括的に調べ、気候変動の時代に国内の果物の品質と成長能力を向上させるのに役立つリソースを作成しました。
多くの人がスイカについて考えるとき、おそらく Citrullus lanatus を思い浮かべるでしょう。 は、甘くてジューシーな赤い実をつけた栽培スイカで、デザートとして世界中で楽しまれています。実際、スイカは世界で最も人気のある果物の 1 つであり、多くの人が野菜と見なしているトマトに次いで 2 番目です。しかし、スイカには他に 6 種類の野生種があり、そのすべてが青白く、硬く、苦い実をつけます。
研究者は現在、7種すべてのゲノムを包括的に調べており、植物育種家が害虫、病気、干ばつ、その他の困難に対する耐性を提供し、果実の品質をさらに改善する野生のスイカ遺伝子を見つけるのに役立つリソースを作成しています.これらの遺伝子を栽培スイカに導入することで、より多様な気候で生育できる高品質の甘いスイカを生産できる可能性があります。これは、気候変動がますます農家を悩ませているため、特に重要です。
「人間は過去 4,000 年にわたってスイカを栽培してきたため、赤く、甘く、苦味の少ない果物を選びました」と、ボイス トンプソン研究所の教員であり、国際的な取り組みの共同リーダーである Zhangjun Fei は述べています。
Nature Genetics に掲載された論文で説明されているように 11 月 1 日、研究者は 2 段階のプロセスを使用してこれらの洞察を作成しました。まず、彼らは「参照ゲノム」の改良版を作成しました。これは、植物科学者や育種家が標本から新しい興味深いバージョンの遺伝子を見つけるために使用されます。
栽培されているスイカの野生の近縁種は遺伝的に非常に多様であるため、害虫、病気、および干ばつや高塩分などの非生物的ストレスに対する耐性を付与する遺伝子の供給源となる可能性があります。クレジット:Xingping Zhang/Syngenta
「残念ながら、人々がスイカをより甘く赤くするにつれて、果物は病気やその他の種類のストレスに抵抗する能力を失いました」と、コーネル大学統合植物科学部の非常勤教授でもある Fei 氏は述べています。
Fei は、2013 年に公開された「97103」と呼ばれる東アジアの栽培品種を使用して、最初のスイカ参照ゲノムの作成を共同で主導しました。
「その最初の参照ゲノムは、古いショートリード シーケンス技術を使用して作成されました」と Fei 氏は述べています。 「現在のロングリードシーケンシング技術を使用して、スイカコミュニティにとってより良いリファレンスとなる、より高品質のゲノムを作成することができました。」
その後、グループは、7 種すべてを代表する 414 種類のスイカのゲノム配列を決定しました。これらのゲノムを新しい参照ゲノムと相互に比較することにより、研究者は異なるスイカ種の進化的関係を決定することができました.
「私たちの分析による大きな発見の 1 つは、現在の育種プログラムで広く使用されている野生種の 1 つである C.アマルス は姉妹種であり、広く信じられていた祖先ではありません」と Fei 氏は述べています。
実際、研究者は、栽培されたスイカが、苦味を取り除き、甘さ、果物の大きさ、果肉の色を増やすことによって栽培化されたことを発見しました.現代の品種は、過去数百年でさらに改良され、甘さ、風味、サクサクした食感が増しています。研究者はまた、果実を大きく、甘く、パリッとさせるなど、果実の品質を継続的に改善するために採掘できるスイカゲノムの領域を発見しました。
過去 20 ～ 30 年間、植物育種家は栽培スイカと姉妹種 C を交配させてきました。アマルス と他の 2 匹の野生の親戚、C.粘液精子 およびC.コロシンシス , デザートのスイカを線虫害虫、干ばつ、フザリウム萎凋病やうどんこ病などの病気に対してより抵抗力のあるものにします.
サウスカロライナ州チャールストンにある米国農務省、農業研究サービス、米国野菜研究所の研究遺伝学者であり、スイカ育種家である Amnon Levi は、野生の近縁種を使用したこの種の改良に興奮しています。 Levi はこの論文の共著者であり、研究で使用された多くのスイカの遺伝物質を提供しました。
「甘いスイカの遺伝的基盤は非常に狭いです」と Levi は言います。 「しかし、野生種には幅広い遺伝的多様性があり、害虫や環境ストレスに対する耐性を与える遺伝子を含む大きな可能性を秘めています。」
Levi は BTI と協力して、特に耐病性のためにデザート スイカを改良するために使用できるこれらの野生遺伝子のいくつかを発見する予定です.
「スイカは多くの熱帯病や害虫の影響を受けやすく、その範囲は気候変動とともに拡大し続けると予想されています」と Levi 氏は言います。 「私たちは、家畜化の過程で失われたこれらの野生の耐病性遺伝子の一部を取り戻すことができるかどうかを確認したいと考えています.」
他の共著者には、北京農林科学院と中国農業科学院の研究者が含まれていました。
この研究は、USDA National Institute of Food and Agriculture Specialty Crop Research Initiative (2015-51181-24285) および米国国立科学財団 (IOS-1339287 および IOS-1539831) からの資金によって部分的に支援されました。
Nature Genetics の同じ号で 、Feiと同僚は、マスクメロンとハニーデューの品種を含む1,175個のメロンを分析した同様の論文も発表しました.研究者らは、果実の質量、品質、および形態学的特徴に関連する 208 のゲノム領域を発見しました。これらは、メロンの育種に役立つ可能性があります。この 2 つの論文は、ジャーナルの社説記事とニュース &ビュー記事の主題にもなりました。
今年初め、Fei、Levi らは、米国の主な品種である「Charleston Gray」スイカの参照ゲノムを公開しました。ラナトゥス 東アジアの「97103」ゲノムを補完します。
