生物多様性の力で虫害を防ぐ〜混ぜて植えるべき植物の遺伝子型ペアをゲノム情報から予測〜

　横浜市立大学木原生物学研究所 清水健太郎客員教授（チューリッヒ大学 研究所長・教授兼任）および北海道大学大学院地球環境科学研究院 佐藤安弘助教、龍谷大学農学部 永野惇教授（慶應義塾大学先端生命科学研究所 特任教授）らの研究グループは、磁石の相互作用の物理理論をDNA配列解析に適用する新手法Neighbor GWAS＊１を開発し、それを用いて異なる遺伝子型の植物を混ぜて植えることによって、昆虫による虫害を減らすことに成功しました（図１）。本研究を農業に応用することで、環境保全や生物多様性保全などのSDGsや、農林水産省「みどりの食糧システム戦略」の推進に貢献していくことが期待されます。
　本研究成果は、国際科学誌「Nature Communications」に掲載されました（日本時間2024年10月７日18時）。

研究成果のポイント

真夏の野外で6,400植物の上の昆虫を延べ52,007匹観察し、DNA情報と機械学習で虫害を予測。
磁石の相互作用の物理理論をDNA配列解析に適用する新手法を使って、虫害を軽減できるゲノムの組み合わせを特定することに成功した。
農業へ適用すれば、化学農薬の使用を減らすことで環境・生物多様性保全などSDGsの推進に貢献できると期待される。









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図１：本研究で確立した方法。ランダムに配置された多くの遺伝子型から隣同士の相互作用をゲノム情報と機械学習で予測して（左）、混ぜて植えるペアを効率良く選ぶ（右）。










研究背景
　人間と同様、植物も周りの個体と相互作用しながら生きています。人間で考えてみても、周りの人間が感染症に弱ければ自分もうつされる可能性が上がりますが、周りの人間が病気に強ければうつされる可能性は下がると考えられます。植物も同様で、種内には遺伝的多様性があり、いろいろな遺伝子型＊２の植物を混ぜて植えたときに、組み合わせによっては病虫害に強くなることがあります。これを連合抵抗性＊３といいます。また、正の生物多様性効果＊４ともいいます。しかし反対に、周りの植物個体の遺伝子型によっては、自分も病害虫にかかりやすくなるといった状況も起こり得ます。（図２）

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