研究者は、遺伝子工学を使用して、人間に有毒な物質を含まない綿の種を作成しました。現在、人間はこれらの綿の種子を食べることができます。これは、タンパク質と繊維の優れた供給源です.クレジット:Beth Luedeker
朝のシリアルまたはオートミール。サンドイッチのパン。おやつにコーンチップス、デザートにクッキー。最も質素な材料である種子では、1 つもできません。
小麦、米、とうもろこしなどの種子は、人々が毎日食べるカロリーの約 70% を直接提供します。そして最終的には、家畜の飼料を提供したり、果物や野菜に成長したりすることによって、ほぼすべての食物を提供します.種がなければ文明は成り立たないと言っても過言ではありません。
しかし、種子には私たちの助けが必要です。彼らは気候変動によるストレスにさらされており、増加する人口を養うというプレッシャーにさらされています.
多くの献身的な科学者が、種子の改良にキャリアを費やしています。彼らは最新の科学的進歩を利用して、種子をより大きく、より栄養価が高く、ストレスに対する耐性を高めています.
Rodomiro Ortiz は、植物育種がこれらの目標の達成にどのように役立つかを研究しています。彼の研究は最近 Crop Science に掲載されました 、アメリカ作物科学協会のジャーナル。
一部の地域では気温がゆっくりと上昇したり、気温がより頻繁かつ極端に急上昇したりするため、科学者のチームはキノアをより暑さに耐えるように繁殖させる方法を調査しています.これらの耐性のあるキノアの品種は、過酷な条件でも種子を生産します.クレジット:ケビン・マーフィー
種子改良の背後にある科学として、植物育種は農業が人類のニーズを満たすための基盤です。
「植物の育種から生成された種子は、生産性の向上、人間の栄養失調の軽減、生態系における遺伝的多様性の改善、地球温暖化の亡霊の下での持続可能な食糧生産の確保を可能にする望ましい形質を持っています」とオルティスは言います。
従来の植物育種では、遺伝子工学のように余分な DNA を追加することはありません。代わりに、植物育種家は、それぞれが独自の強力な特徴を持つ植物を交配して、いくつかの有益な形質を持つ新しい植物を作成します.同じプロセスが、農家や科学者によって何千年もの間、より良い作物を作るために使用されてきました.
しかし今日、植物育種家はこれまで以上に多くの情報とツールにアクセスできます。たとえば、DNA 配列決定の広範な使用により、植物育種家は有用な遺伝子に関する膨大なデータを手に入れることができます。どの遺伝子がどの有用な形質を生み出すかを解明することにより、植物育種家は新しい品種の作物をはるかに迅速に開発できます。
「種子の生物学に関するゲノム由来の知識は、作物の生産性を高め、植物の育種を通じて食料と栄養の供給を改善することができます」と Ortiz 氏は言います。
乾燥豆は、世界中で重要なタンパク源です。研究者は作物育種を利用して、従来のピント豆よりもゆっくりと色が濃くなる新しい品種のピント豆を開発しました。これは消費者にとって望ましいものです。クレジット:Juan Osorno
しかし、遺伝子はパズルの 1 ピースにすぎません。 Ortiz のような科学者は、この植物がどのように成長し、どのように見えるかを知る必要があります。過去には、科学者は、たとえば、ある植物に大きな種子があることを簡単に見て判断できたかもしれません。しかし今日、シードを改善するには、より詳細な情報が必要です。
測定の科学である表現型解析に入ります。植物の表現型は、その環境におけるその遺伝子の完全な発現です。植物の高さと色。種の重さと形。病気に抵抗する、または病気に屈する傾向 — これらはすべて表現型です。
この情報を取得するには時間がかかります。これらの特徴のいくつかは、人間が見ることさえ不可能です。特に種子は非常に小さいため、手で測定するのは現実的ではありません。テクノロジーが助けになります。
「種子形質のフェノタイピングは、種子変異の系統的分析の主要なボトルネックです」と Ortiz は言います。 「デジタル画像技術の進歩により、種子の高解像度画像を使用して、さまざまな形状パラメータを自動的に測定できます。」
これらのツールを手にすることで、植物育種家は種子を改善し、これまでにない速さで新しい作物品種を開発できます。 Ortiz は種を大きくすることを想定しているので、1 つ 1 つがより多くのカロリーを摂取できるようになります。より大きな種子は、次世代の作物が畑で急速に成長し、大きな収量を生み出す準備を整えるのにも役立ちます.また、植物の育種家は、種子のタンパク質の栄養価を高めたり、食料品店の棚に長く置けるように種子内の脂肪を安定させたりしようとしています.
これらの改善のそれぞれが、より多くの人々にとって、より強力な種子とより良い食品を意味します。次のスプーン一杯の歯ごたえのあるオートミールでは、一口一口の背後にある謙虚な種、そして高度な技術とノウハウを考慮してください。
参照:「まず種子:作物の生産性と食料安全保障を改善するための種子科学におけるゲノムの進歩」Sangam L. Dwivedi、Charles Spillane、Francesca Lopez、Belay T. Ayele、Rodomiro Ortiz、2020 年 11 月 4 日、Crop Science .
DOI:10.1002/csc2.20402
Rodomiro Ortiz は、スウェーデン農業科学大学の植物育種の教授です。この研究は、アイルランド科学財団、アイルランド研究評議会、カナダ自然科学工学評議会、およびマニトバ小麦と大麦生産者協会によって支援されました。
