カリフォルニア大学の科学者たちは、トマトやコメなどの食用作物が、温暖化する地球上でより長く、より激しい干ばつに耐えるのに役立つ遺伝子データを発見しました。
過去20年間にわたって、研究チームは作物の根の分子アトラスを作成しようとしました。そこでは、植物が干ばつやその他の環境の脅威の影響を最初に検出します。 そうすることで、彼らは科学者がこれらのストレスから植物を保護するために使用できる遺伝子を発見しました。 彼らの作品は、XNUMX月XNUMX日にジャーナルに掲載されました セルは、屋内と屋外の両方で成長したトマトの根のさまざまな細胞からの遺伝データを組み合わせたため、根の機能について高度な理解を達成しました。
「研究者は実験室や温室実験を行うことがよくありますが、農民は畑で物を育てています。このデータは畑のサンプルも調べています」と、カリフォルニア大学デービス校の植物生物学教授で論文の共著者であるNeelimaSinhaは述べています。 データは、植物にXNUMXつの重要なことをするように指示する遺伝子に関する情報をもたらしました。
木部は中空のパイプのような容器で、根から芽まで水と栄養分を運びます。 木部での輸送がなければ、植物は光合成によって独自の食物を作り出すことはできません。 「木部は、干ばつや塩分などのストレスから植物を保護するために非常に重要です」と、カリフォルニア大学デービス校の植物生物学の教授である主任研究著者のSiobhanBradyは述べています。
同様に、木部での植物ミネラルの輸送がなければ、人間や他の動物は私たちの生存に不可欠なビタミンや栄養素が少なくなります。 木部を形成するために必要ないくつかの典型的なプレーヤーに加えて、新しく驚くべき遺伝子が発見されました。
遺伝子のXNUMX番目の重要なセットは、根の外層にリグニンとスベリンを生成するように指示する遺伝子です。 スベリンはコルクの重要な物質であり、植物細胞を厚い層で囲み、干ばつ時に水中に保持されます。 トマトや米などの作物は、根にスベリンが含まれています。 リンゴの果実は、外側の細胞の周りにスベリンがあります。 それが発生する場所ならどこでも、それは植物が水を失うのを防ぎます。 リグニンはまた、細胞を防水し、機械的サポートを提供します。
「スベリンとリグニンは干ばつ防止の自然な形であり、この非常に特異的な細胞層でそれらをコードする遺伝子が特定されたので、これらの化合物を強化することができます」と、研究の共著者であるカリフォルニア大学リバーサイド校のジュリアベイリーセレスは述べています。リバーサイドの遺伝学教授。 「この水分バリア層を制御する遺伝子について多くのことを学んだことに興奮しています。 作物の干ばつ耐性を改善できることは非常に重要です」と彼女は言いました。
植物の根の分裂組織をコードする遺伝子も、トマト、イネ、および雑草のようなモデル植物であるシロイヌナズナの間で非常に類似していることが判明しました。 分裂組織は各根の成長する先端であり、根を構成するすべての細胞の源です。
「それは根の残りを作り、その幹細胞ニッチとして機能する領域です」とベイリーセレスは言いました。 「それは、根がどれだけ大きくなるかなど、根自体の特性を決定します。 それについての知識があると、より良いルートシステムを開発するのに役立ちます。」
ブレイディ氏は、農民が特定の作物に興味を持ったとき、より大きく、より魅力的な果物など、見ることができる特徴を備えた植物を選択すると説明しました。 ブリーダーが地下に見えない特性を持つ植物を選択することは、はるかに困難です。
「地下にある植物の「隠れた半分」は、ブリーダーが植物をうまく育てたいかどうかを検討するために重要です」とブレイディは言いました。 「植物の根の分裂組織を改変できることは、より望ましい特性を持つ作物を設計するのに役立ちます。」
この研究では125つの植物しか分析していませんが、チームは調査結果をより広く適用できると考えています。 「トマトとイネはXNUMX億XNUMX万年以上の進化によって隔てられていますが、重要な特性を制御する遺伝子間にはまだ類似点があります」とベイリーセレスは述べています。 「これらの類似点は他の作物にも当てはまる可能性があります。」