ノースカロライナ州立大学の研究者たちは、歴史的なジャガイモの葉から抽出された遺伝物質を調査することで、ジャガイモの植物と1840年代のアイルランドのジャガイモ飢饉を引き起こした病原体の進化的な変化について新たな知見を得ました。この研究では、植物の抵抗性遺伝子と病原体のエフェクター遺伝子（病原体が宿主に感染するのを助ける遺伝子）を同時に解析するために、ターゲット化エンリッチメントシーケンシング法が使用されました。
この種の解析は初めての試みです。
論文の筆頭著者であり、ノースカロライナ州立大学の元大学院生であるアリソン・クンバー博士（Allison Coomber, PhD）は、「病原体や他の細菌が付着している歴史的な葉の小さな断片を使用しています。DNAは通常の組織サンプルよりも断片化されています」と説明しています。「80塩基対の小さな断片を磁石のようにして、このDNAのスープの中から似た部分を取り出します。この磁石は、宿主の抵抗性遺伝子や病原体のエフェクター遺伝子を探し出すために使われます。」
「ジャガイモと病原体の両方の変化を同時に調べたのは今回が初めてです。通常はどちらか一方しか調査されません」と述べたのは、ノースカロライナ州立大学のウィリアム・ニール・レイノルズ植物病理学教授であり、8月5日にNature Communicationsに掲載された論文の責任著者であるジーン・リスタイノ博士（Jean Ristaino, PhD）です。「ここで採用したデュアルエンリッチメント戦略により、宿主と病原体の関係性の両側面において、ゲノムのターゲット領域を捕捉することができました。たとえ宿主と病原体が不均等に存在していたとしてもです。15年前にはゲノムが解読されていなかったので、この研究はできませんでした。」公開された論文のタイトルは「Evolution of Phytophthora infestans on Its Potato Host Since the Irish Potato Famine（アイルランドのジャガイモ飢饉以降のジャガイモ宿主におけるPhytophthora infestansの進化）」です。
研究結果によれば、この病原体であるPhytophthora infestansは、ジャガイモの遅腐病に対する抵抗性を巧みに克服する能力を持っています。例えば、この研究は、病原体のFAM-1株が、植物育種者によってまだ展開されていないジャガイモのR1抵抗性遺伝子に対しても対抗できることを示しました。
クンバー博士は「この病原体は、野生のジャガイモでR1抵抗性遺伝子を持つものに既にさらされていたため、数年前にR1抵抗性遺伝子が展開されていたとしても、それを克服できたでしょう」と語っています。
研究はまた、病原体のエフェクター遺伝子の多くが安定している一方で、ジャガイモ育種者が抵抗性を育成しようとした時期、特に1937年以降に異なる変異が起き、感染能力が向上したことも示しました。さらに、病原体は1845年から1954年の間に、新たな染色体を追加したことが明らかになりました。この期間に、研究に使われた植物サンプルが採取されました。
クンバー博士は「人間の介入が100年間行われた後でも、病原体のいくつかの遺伝子はほとんど変化していないことをこの研究で示しました」と述べ、「それらは、選択圧がかかっていなかったか、病原体にとって非常に重要なものである可能性が高いです。その遺伝子を標的にすれば、病原体が対抗反応を進化させるのは非常に難しくなるでしょう」と付け加えました。
リスタイノ博士は、「病原体について十分な知識がないと、効果的な植物育種は難しいです。今回、時間と共に変化したエフェクター遺伝子がわかったことで、育種者はより安定した抵抗性遺伝子を使用するか、異なる野生種から複数の抵抗性遺伝子を集積することができるかもしれません」と述べています。「このタイプの研究の将来の方向性は、病原体の毒性や殺菌剤耐性の変化を遅らせるための応用にあると考えています。」
論文の共著者には、リスタイノ研究室の研究および実験室スペシャリストであるアマンダ・C・サヴィルも名を連ねています。
