新しい組み合わせの子孫は、親植物よりも活発で生産的です。
ストレス下にあったと「信じる」ようにエピジェネティックに改変された台木からなる新しい接ぎ木植物は、改変されていない穂木または地上のシュートに結合され、親植物よりも活発で生産的で回復力のある子孫を生み出します。 /P>
これは、複数の植物世代にわたって、広く離れた 3 つの場所でトマト植物を使用して大規模な野外試験を実施した研究者チームの驚くべき発見です。彼らは、ペンシルベニア州立大学、フロリダ大学、およびネブラスカ州の小さな新興企業との共同作業から得られたこの発見は、植物の育種に大きな影響を与えると主張しています.
研究に関与した接ぎ木されたトマト植物は、平均して 35% 生産性の高い子孫をもたらす種子を生産しました。そして、その成長の活力は、研究の5世代にわたって子孫に持続しました.クレジット:Penn State
この技術にはエピジェネティクス (別の植物からの新しい遺伝物質の導入ではなく、既存の遺伝子の発現を操作する) が含まれるため、この技術を使用して育種された作物は、遺伝子組み換え生物や食品に関連する論争を回避できる可能性があります。それが、研究チームのリーダーであり、農業科学大学の植物科学教授であり、ペンシルベニア州立大学のエバリー科学大学の生物学教授であるサリー マッケンジーの希望です。
エピジェネティックに改変されたトマト植物の設定… 研究者は、これが農業的に受け入れられるエピジェネティック育種法の最初の真の実証であると信じています。彼らは、この技術は農業用植物育種家によってすぐに展開される準備ができていると言います。クレジット:Penn State
「これはトマトで行いましたが、どんな植物でも可能です」と彼女は言いました。 「この研究は、作物のエピジェネティック育種の可能性を示す大きなブレークスルーを表していると考えています。そしてその後、気候変動に直面した樹木や森林に大きな影響を与えるでしょう。」
ペンシルベニア州立大学の Mackenzie の研究グループによって行われた以前の研究に基づいて、台木は研究者が「ストレス記憶」を誘発するために MSH1 と呼ばれる遺伝子の発現を操作したトマト植物から得られました。その記憶は子孫に受け継がれ、より活発で丈夫で生産的な成長の可能性を与えます。
MSH1 遺伝子により、研究者は幅広い植物回復力ネットワークを制御する経路にアクセスできるようになったと、機能ゲノミクスのロイド アンド ドッティ ハック チェアであり、ペンシルベニア州立植物研究所の所長である Mackenzie 氏は説明しました。 「植物は、干ばつや長引く極端な暑さなどのストレスを経験すると、その環境にすばやく適応して、表現型が「可塑的」になる、つまり柔軟になる能力を持っています」と彼女は言いました. 「そして、結局のところ、それは「覚えている」のです。」
これらの「記憶された」形質が根から接ぎ木を経て植物の頂部に渡ったという発見 — 本日 (2020 年 10 月 22 日) に Nature Communications で発表されました。 —非常に重要であるとマッケンジーは指摘しました。研究に関与した接ぎ木されたトマト植物は、平均して 35% 生産性の高い子孫をもたらす種子を生産しました。これは驚くべき結果であると彼女は指摘しました。そして、その成長の活力は、研究で 5 世代にわたって子孫に持続しました。
生物学の助教である Xiaodong Yang (左) と最近博士号の要件を完了した Hardik Kundariya は、Mackenzie 研究室でプロジェクトを率いて、植物の性能に対するエピジェネティックな操作の影響を実証しました。ここでは、エピジェネティックに改変されたシロイヌナズナ植物の成長の変化を評価しています。クレジット:Penn State
マッケンジーによると、植物も丈夫です。ペンシルベニア州立大学のラッセル E. ラーソン農業研究センターでの 2018 年の研究の一部では、8 月に嵐が 7 インチ以上の雨を降らせ、トマト畑が水浸しになりました。プールされた水は、他の研究試験の一部であった植物を一掃しました。しかし、エピジェネティックに操作された台木を接ぎ木した植物の子孫である植物は、ほとんどが生き残り、その後繁栄しました.
移植された植物の子孫は、カリフォルニアとフロリダで実施された他の野外試験でも優れた生存性を示しました.
この研究は、農業に適したエピジェネティック育種法の最初の真の実証であり、マッケンジー氏は、この技術はすぐに展開する準備ができていると付け加えた.
「私たちがやっていることはすべて、農業の植物育種家なら誰でもできることです。そして今、私たちはそれが農業的価値を持っていることを大規模に示しました.すぐに使用できます — ブリーダーはこれについて読んで、システムを実装して自分の品種を改良することができます」と Mackenzie 氏は述べています。
参考文献:「接木による MSH1 誘導の遺伝性の強化された成長活力は、植物の RdDM 経路と関連しています」Hardik Kundariya、Xiaodong Yang、Kyla Morton、Robersy Sanchez、Michael J. Axtell、Samuel F. Hutton、Michael Fromm、Sally A.マッケンジー、2020 年 10 月 22 日、Nature Communications .
DOI:10.1038/s41467-020-19140-x
ペンシルベニア州立大学での研究には、生物学の教授である Michael Axtell も参加しました。 Xiaodong Yang、生物学の助教。ロバーシー・サンチェス、生物学の准研究教授。生物学の大学院生、Hardik Kundariya。フロリダ大学サミュエル・ハットン。 Michael Fromm と Kyla Morton、EpiCrop Technologies、リンカーン、ネブラスカ。
この作業は、国立科学財団、国立衛生研究所、および米国農務省の国立食品農業研究所からの資金提供によって支えられました。
