野生イチゴの耐寒性遺伝子を解明—気候変動に強い品種育成へ

論文タイトルは「Cold Tolerance of Woodland Strawberry (Fragaria vesca) Is Linked to Cold Box Factor 4 and the Dehydrin Xero2（ヘビイチゴ（Fragaria vesca）の耐寒性はCold Box Factor 4およびデヒドリンXero2に関連する）」です。

過去の品種改良と耐性の欠如

これまでの農作物の品種改良は主に収量の向上を目的として行われてきましたが、その結果として耐性が犠牲にされてきました。

「気候変動によって、現代農業においても施肥や圃場管理による耐性の欠如を補うことが難しくなっています」と、カールスルーエ工科大学ヨーゼフ・ゴットリープ・ケルロイター植物科学研究所（Joseph Gottlieb Kölreuter Institute for Plant Sciences）のペーター・ニック教授（Peter Nick）は述べています。「そのため、野生植物が持つ遺伝的耐性因子の重要性が増してきています。」

ニック教授の研究チームは、ヘビイチゴ（Fragaria vesca）の耐寒性を調査し、将来的に耐寒性を備えた育種系統の基盤を確立しました。研究では、ドイツ作物野生種遺伝資源バンク（German Gene Bank for Crop Wild Relatives）の種子を活用しました。

耐性のメカニズムを解明

研究チームは比較研究を行い、ヘビイチゴの耐寒性の高い遺伝型と耐寒性の低い遺伝型を特定しました。この耐性の違いを利用し、耐寒性に関与する生理学的、分子生物学的、生化学的、代謝的なプロセスを明らかにしました。

「寒冷ストレスに対する応答の違いを特定することができました」と、ニック教授は説明します。まず、耐寒性のある遺伝型では、ストレスがかかる前からすでに発現している違いが見られました。「特定の耐寒性遺伝子が、耐寒性の高い遺伝型ではより強く発現しており、それによって細胞内で凍結防止の役割を果たすタンパク質が生成され、細胞膜が凍結損傷から守られていました」とニック教授は述べています

また、寒冷ストレスが発生した後にのみ生じる違いも観察されました。ニック教授によると、これはまず物理的なシグナルとして植物に伝わります。「低温によって植物細胞の膜が硬化し、物質輸送や酵素活性に影響を及ぼします。この物理的なシグナルを化学的なシグナルに変換し、細胞核へと伝達する必要があります。」

今回の研究では、この寒冷シグナル伝達の過程において特に重要な遺伝子が特定されました。「これらの遺伝子が、ヘビイチゴの耐寒性を支える鍵となることが明らかになりました」とニック教授は述べています。

耐寒性を栽培イチゴへ応用

この研究の成果は、農業にとって非常に価値のあるものです。

「将来的には、これらの知見を活用して、より多くの凍結防止タンパク質を生成するイチゴを育成できるようになります」とニック教授は説明します。「遺伝子組み換え技術を用いる必要はなく、従来の交配育種によって品種改良が可能です。分子レベルでの知識を活用することで、適切な個体を迅速に選抜できるようになります。」

さらに、ニック教授は遺伝資源バンクの重要性を強調しました。「ヘビイチゴの例が示すように、野生種の解析は、今後の農業をより持続可能で強靭なものにするための手助けとなります。」

カールスルーエ工科大学（KIT）について

カールスルーエ工科大学（Karlsruhe Institute of Technology, KIT）は、「ヘルムホルツ協会（Helmholtz Association）」に所属する研究大学です。KITは、エネルギー、モビリティ、情報分野における地球規模の課題に貢献することを目指し、社会と環境のための知識を創出し、普及させています。

約 10,000人 の職員が、自然科学、工学、経済学、人文社会科学といった幅広い分野で研究に従事しており、22,800人 の学生が研究ベースの学習プログラムを通じて、社会、産業、科学における責任ある役割を担うための教育を受けています。

また、KITのイノベーション活動は、科学的発見とその応用をつなぎ、社会の利益、経済的繁栄、そして自然環境の保全に貢献しています。KITは、ドイツの「エクセレンス大学」の1つに数えられています。

[News release] [Journal of Eperimental Botany abstract]