科学者がより良い作物を得るために 300 種類のジャガイモを解読

クレジット: LightFieldStudios/iStock

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ジャガイモは世界で最も広く消費されている食用作物の 1 つですが、干ばつ、霜、病気などの気候変動による多くの脅威に直面しています。 将来に向けて、それらをより回復力と栄養価の高いものにするにはどうすればよいでしょうか? マギル大学の科学者チームは、ジャガイモのスーパー パンゲノムを作成するという、答えを見つける新しい方法を考え出しました。

パンゲノムは種内のすべての遺伝的変異のコレクションですが、スーパー パンゲノムには複数の関連種が含まれます。 研究者らは、60種のジャガイモとその野生近縁種をカバーする、これまでで最も広範なジャガイモのスーパーパンゲノムを作成した。 彼らはスーパーコンピューターを使用して、カナダ、米国、ペルーの遺伝子バンクを含む公共データベースのデータを分析しました。

ジャガイモのスーパー パンゲノムは、約 10,000 年前にペルー南部の山地の先住民族によって最初に栽培化されたこの作物の豊かな遺伝的多様性を明らかにします。 また、病気への抵抗力、異常気象への耐性、栄養の質の向上などの重要な特性に関与する遺伝子を特定するのにも役立ちます。

研究者らは、スーパーパンゲノムが、従来の育種技術や遺伝子編集技術を利用してジャガイモ作物を改良するための貴重な資源となることを期待している。 彼らは、気候変動の課題に対処し、世界中の何百万人もの人々の食糧安全保障を確保できるスーパースパッドを開発することを目指しています。

研究リーダーのマルティナ・ストロムヴィク教授は、スーパーパンゲノムによってジャガイモの遺伝的多様性と、いくつかの遺伝的形質で品種改良することで現代の作物を改良できる可能性が明らかになったと説明した。 同氏は、野生のジャガイモ種は、栄養の質と食料安全保障を強化するだけでなく、気候変動や異常気象にどのように適応するかについて貴重な洞察を提供する可能性があると付け加えた。

この研究は、ジャガイモの研究と育種のためのゲノムツールとデータを提供することを目的としたジャガイモゲノムリソースと呼ばれる大規模プロジェクトの一部である。 このプロジェクトは、ゲノム カナダ、ゲノム ケベック、カナダ農業・農業・食品、その他多くの団体から資金提供を受けています。

この研究は米国科学アカデミー紀要に掲載された。

ジャガイモ (ナス科ナス属) は、世界的に最も重要な非穀物食用作物です。 ナス属ペトータセクションには 100 を超える野生の近縁種がおり、有性生殖と無性生殖の両方を持ち、倍数性レベルがさまざまな種が特徴です。 296 アクセッションから構成されるナス切片ペトータのパンゲノムが、存在/不在変動 (PAV) を介して比較された二倍体と倍数体を含めて構築されました。 ペトータ コア (アクセッションの少なくとも 97% で共有される遺伝子) とシェル ゲノム (3 ～ 97% で共有される遺伝子) は基本的な分子および細胞機能が豊富ですが、クラウド ゲノム (メンバーの 3% 未満に存在する遺伝子)アクセッション）は、転移因子（TE）の濃縮を示しました。 家畜化された系統と野生の系統における PAV の比較が行われ、DNA マーカーを使用して作成された以前の系統と同様に、系統樹が PAV に基づいて構築され、系統を異なるクレードにグループ化しました。 クレードごとのパンゲノムアプローチにより、クレード 1+2 およびクレード 3 のコア遺伝子間の非生物的ストレス応答、およびクレード 4 のコア遺伝子間の開花/塊茎形成が同定されました。TE 含有量はクレード間で異なり、クレード 1+2 では次のように構成されています。他のクレードの種から生殖隔離されている北および中央アメリカの種で、他のクレードと比較して TE 含有量がはるかに低い。 対照的に、インビトロ増殖歴のあるアクセッションは同定され、高レベルの TE を有することが判明しました。 結果は、ナス科ペトータの自然および人工の両方の新しい環境への適応における TE の役割を示しています。