遠く離れた親戚が現代のパン小麦に与えた影響の追跡
人間の DNA 分析を通じて、長い間行方不明だった有名な親戚を発見したのと同様の発見で、現代のパン小麦のあいまいな祖先が発見されました。
Nature Biotechnology に掲載された研究では 研究者は、 Aegilops tauschii の 242 の固有の系統から DNA を配列決定しました トルコから中央アジアまで、自生範囲全体から数十年にわたって収集されました。
John Innes Center の Kumar Gaurav 博士が率いる集団ゲノム解析により、 Aegilops tauschii の明確な系統の存在が明らかになりました 小麦が最初に栽培された肥沃な三日月地帯から約 500 キロ離れたコーカサス地域の現在のジョージアに限定され、現在のイラク、シリア、レバノン、パレスチナ、イスラエル、ヨルダン、エジプトにまたがる地域です。
Nature Biotechnology の研究の筆頭著者、 Kumar Gaurav 博士は次のように述べています。 
イラン西部の中央ザグロス山脈で、野生のコムギの親戚を採餌する研究者。クレジット:Ali Mehrabi
「肥沃な三日月地帯の外での交配によって発生した可能性が最も高い.このグループのグルジアの系統は、DNA に足跡を残すことによって小麦のゲノムに貢献した独特の系統を形成しています。」
この発見は、Aegilops tauschii、 の有用な遺伝的多様性を調査することで作物を改良するための大規模な国際協力を通じてもたらされました。 パン小麦の野生の近縁種。 Open Wild Wheat Consortium は、17 か国から 38 の研究グループと研究者を集めました。
カンザス州立大学のジェシー ポーランド博士のグループによるさらなる研究は、 Communications Biology の関連論文に掲載されました。 祖先の Aegilops tauschii であることを示しています 現代のパン用小麦に見られる DNA には、生地に優れた強度と弾力性を与える遺伝子が含まれています。
ポーランド博士は次のように述べています。
研究者は、新たに発見された系統が過去に地理的に広範囲に広がっていた可能性があり、最後の氷河期に難民集団として分離された可能性があると推測しています.
この研究を可能にするために集まったすべてのことを振り返り、この研究の責任著者であるブランデ・ウルフ博士は次のように述べています。中東とシリアとイラク。彼らは種を集めていて、いつか小麦の改良に使えるかもしれないという予感があったのかもしれません。今、私たちはその可能性を解き放つことに非常に近づいており、私にとって非常にエキサイティングです。」
コムギの複雑なゲノムの解読
現代の「六倍体」コムギは、A、B、および D サブゲノムに分割された、巨大な遺伝コードを持つさまざまな草の複雑な遺伝的組み合わせです。六倍体小麦は、全栽培小麦の 95% を占めています。六倍体とは、DNA に 6 セットの染色体 (各 3 対) が含まれていることを意味します。
自然交配と人間による栽培の組み合わせにより、 Aegilops tauschii 現代のコムギにDゲノムを提供しました。 D ゲノムは生地を作るための特性を追加し、パン小麦がさまざまな気候や土壌で繁栄することを可能にしました.
現代の六倍体パン小麦の起源は、最初の小麦が肥沃な三日月地帯で 10,000 年前に栽培されたことを示唆する考古学的および遺伝的証拠とともに、長い間精査されてきました.
家畜化は収量を増加させ、農業成績を向上させる一方で、Aegilops tauschiiに見られる保護形質の遺伝的多様性を侵食する顕著な遺伝的ボトルネックという代償を払った 耐病性や耐暑性など。
Gaurav 博士と研究チームが行った分析により、Aegilops tauschii に存在する遺伝的多様性のわずか 25% しかないことが明らかになりました 六倍体小麦にしました。野生の遺伝子プールにおけるこの多様性を調査するために、彼らはアソシエーション マッピングと呼ばれる手法を使用して、病気や害虫への耐性、収量、環境回復力に関する新しい候補遺伝子を発見しました。
Aegilops tauschii から耐病性遺伝子をクローニングする研究を先導した Sanu Arora 博士 「以前は、耐病性についてゲノムの非常に小さなサブセットを調査することに制限されていましたが、現在の研究では、種の多様性の公平な調査を行うためのデータと技術を生成しました」.
さらなる実験により、これらの形質のサブセットの候補遺伝子が、遺伝的形質転換と従来の交配を使用してコムギに導入されることが実証されました。これは、合成コムギのライブラリーによって促進されます。
この公開されている合成小麦のライブラリは、既知の 3 つの Aegilops tauschii すべてに存在する多様性の 70% を捉えています。 これにより、研究者は 6 倍体コムギのバックグラウンドで形質を迅速に評価できます。
「私たちの研究は、Aegilops tauschii の迅速かつ体系的な探査のためのエンド ツー エンドのパイプラインを提供します。 現代のパン小麦を改良するための遺伝子プールです」と Wulff 博士は言います。
「Aegilops tauschii の高分子量グルテニン遺伝子の多様性は、優れた小麦品質の独自の起源を示しています」Communications Biology に掲載 .
参照:「Aegilops tauschii の集団ゲノム解析 クマール・ガウラフ、サヌ・アローラ、パウラ・シルバ、ハビエル・サンチェス・マルティン、リチャード・ホースネル、リャンリャン・ガオ、グルチャーン・S・ブラー、ヴィクトリア・ウィドリグ、W・ジョン・ラウップ、ナリンダー・シン、シュアンイェ・ウー、サンディップ・M.ケール、キャサリン・チノイ、ポール・ニコルソン、ヘスス・キロス・チャベス、ジェームズ・シモンズ、サディエ・ハイタ、マーク・A・スメドレー、ウェンディ・ハーウッド、スザンナ・ピアース、デビッド・ギルバート、ンゴニザシェ・カンガラ、キャサリン・ガーデナー、マカレナ・フォルナー・マルティネス、ジアチェン・リュー、グオタイ・ユー、 Scott A. Boden, Attilio Pascucci, Sreya Ghosh, Amber N. Hafeez, Tom O'Hara, Joshua Waites, Jitender Cheema, Burkhard Steuernagel, Mehran Patpour, Annemarie Fejer Justesen, Shuyu Liu, Jackie C. Rudd, Raz Avni, Amir Sharon 、バーバラ・シュタイナー、リズキー・パスティカ・キラナ、ヘルマン・ビュルストマイヤー、アリ・A・メラビ、フィルザ・Y・ナシロワ、ノーム・チャユット、オアディ・マトニー、ブライアン・J・ステフェンソン、ニティカ・サンドゥ、パービーン・チュネジャ、エヴァンス・ラグダ、アーメド・F・エルコット、サイモン・ティレル、シンドンBian、Robert P. Davey、Martin Simonsen、Leif Schauser、Vijay K. Tiワリ、H・ランディ・カッチャー、ピエール・フクル、アイリー・リー、デン＝カイ・リュー、ロング・マオ、スティーブン・シュー、ジーナ・ブラウン＝ゲディラ、ジャスティン・ファリス、ヤン・ドヴォルザーク、ミン＝チェン・ルオ、クセニア・クラシレヴァ、トーマス・ラックス、スザンヌ・アートマイヤー、クラウスF. X. Mayer、Cristobal Uauy、Martin Mascher、Alison R. Bentley、Beat Keller、Jesse Polish、Brande B. H. Wulff、2021 年 11 月 1 日、Nature Biotechnology .
DOI:10.1038/s41587-021-01058-4
