【パスタコムギvsパンコムギ】進化過程を解明

－遺伝子の機能多様性を活用し新品種づくりに道－

概要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　横浜市立大学木原生物学研究所の川浦香奈子准教授、理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター植物ゲノム発現研究チームの江副晃洋基礎科学特別研究員、関原明チームリーダーらの共同研究チームは、デュラムコムギ（パスタコムギ）ができた異質四倍体化[1]とパンコムギができた異質六倍体化[1]という2回の新種確立事象（イベント）が、その後の遺伝子の機能多様性に異なる影響を与えたことを発見しました。
　本研究成果は、高次の倍数体[1]の多様な遺伝子資源を活用し、新たな品種を作出する技術開発に重要な知見を提供することが期待されます。
　異質倍数化[1]が生じると、一つの細胞に存在する遺伝子の数が大幅に増加し、進化の原動力となる遺伝子の機能多様性が生まれます。パスタコムギとパンコムギの元となった種は、それぞれ2種と3種のコムギが合わさる異質倍数化によって誕生しました。異質倍数化によって多様な機能を獲得した結果、これらのコムギは、現在最も幅広い地域で栽培されています。2回の異質倍数化は、機能多様性に対して同じような影響を与えたと考えられてきましたが、実際には比較されてきませんでした。
　今回、共同研究チームは、パスタコムギとパンコムギそれぞれの1回目（約80万年前）と2回目（約9千年前）の異質倍数化で、遺伝子の多様性への影響が異なることを発見しました。特に、パスタコムギの異質倍数化は、パンコムギの異質倍数化よりも遺伝子機能の多様性を生み出した可能性が示唆されました。
この成果から、異質倍数化によって生まれる遺伝子機能の多様性について理解することで、これを活用した品種改良や新たな作物の開発に貢献できると期待されます。
　本研究は、科学雑誌『The Plant Journal』（10月21日付：日本時間10月21日）に掲載されました。

[画像1]https://digitalpr.jp/simg/1706/97178/400_247_202410211002416715a83124e24.jpg

パスタコムギとパンコムギ


背景
　パスタコムギとパンコムギは、名前の通り、パスタとパンに用いる小麦粉の原料となる重要作物です。パスタコムギとパンコムギは、それぞれ2種と3種のコムギが合わさる異質倍数化により進化してきました。そのため、パスタコムギは異質倍数化を1回経験し、パンコムギは異質倍数化を2回経験しています。異質倍数化が生じると、一つの細胞に存在する遺伝子の数が大幅に増加します。遺伝子の数が増えた際に、それぞれの遺伝子が異なる機能を持つようになることで、機能多様性が生まれます（例えば、乾燥に強くなる遺伝子が増えて、増えた遺伝子が暑さに強くなる機能を持つようになる）。遺伝子が増えることで機能に多様性が生まれ、ストレス耐性の向上などによって、幅広い地域での栽培を可能にしてきました。パスタコムギとパンコムギは、異質倍数化を経験した回数が違うことから、異質倍数化の機能多様性への影響を調べることができる興味深い研究対象です。
　近年、パスタコムギとパンコムギの異質倍数化に関わった5種のコムギのゲノム情報が明らかになり、パスタコムギとパンコムギの異質倍数化によって種が確立された進化過程が検証可能となりました。