Diversity assessment and evaluation of Nepalese rice landraces for agronomic traits in Chitwan, Nepal

米は世界人口の半分以上にとって日常的な食事であり、数十億人を養い、多くの国々の食料安全保障の根幹を成す主食です。ネパールのような国々において、米は単なる作物ではなく、高温で平坦な平野から涼しく険しい丘陵地帯に至るまで、多様な景観の中で栽培されている文化的な礎石です。何世紀もの間、農家は独自の在来種（ランドレース）を栽培してきました。これらは、特定の土壌や気候、そして課題に適応しながら時間をかけて進化してきたものです。これらの古い品種は、現代の均一な作物には欠けていることが多い形質、例えば病害虫への抵抗性や痩せた土壌でも育つ能力といった性質を保持している、遺伝的な宝庫です。しかし、農家がますます高収量で市販されている種子へと切り替えるにつれ、これらの伝統的な在来種は姿を消しつつあります。ある在来種が消滅するとき、それが持つ独自の遺伝コードは永遠に失われ、変化する天候や病害に耐えうる将来の作物を育てるための育種家たちの選択肢を狭めてしまうのです。したがって、生き残っているこれらの在来種の中に残された多様性を理解することは、米が今後も世界を養い続けられるようにするために極めて重要です。

ネパールのチトワン地区において、研究チームは、現地の46種類の米の在来種がどのような形質を今なお保持しているかを確認するために、その遺伝的景観のマッピングを行いました。彼らは、国の農業遺産の幅広い断面を代表する4つの異なる地区のコミュニティ種子バンクから種子を集め、比較対象として3種類の現代的な放出品種とともにそれらを栽培しました。実験はランプルにある研究用圃場で行われ、植物が自身の遺伝子による違いを示していることを確実にするため、環境による影響を受けないよう均一な条件下で栽培されました。科学者たちは、葉鞘の色、粒の形状、葉の毛の有無など、肉眼で確認できる29種類の物理的特性を細心の注意を払って記録しました。また、植物の高さ、一株あたりの粒数、最終的な収穫重量を含む22種類の定量的形質も測定しました。これらの詳細を分析することで、研究者たちは在来種を分類し、それらが互いにどの程度異なっているかを理解し、将来の米の品種改良に利用できる特定の形質を特定することを目指しました。

研究の結果、現地の米のタイプの間には豊かな変異のタペストリーがあることが明らかになりました。リーギュール（葉舌）と呼ばれる小さな葉のような構造の形状を除いて、調べられたほぼすべての物理的形質において顕著な多様性が示されました。最も多様であった形質は、種籾（たねもみ）の殻の色、レマ（護頴）とパレア（内頴）の色、芒（のぎ）の色、そして風に対する茎の曲がりや折れに対する抵抗力でした。深い紫色の葉を持つものもあれば、均一な緑色のものもあり、粒が長く細長いものもあれば、短く丸いものもありました。この幅広い外観の範囲は、これらの現地の品種が単一の集団ではなく、明確に異なる遺伝系統の集合体であることを裏付けました。研究者たちは、粒や茎に関連する形質において多様性が最も高いことを算出し、これらの特徴が世代を超えて異なる現地のニーズや環境圧によって形成されてきたことを示唆しています。

単に違いをカタログ化するだけでなく、チームはこれらの形質が最も重要な目標、すなわち農家にとっての最重要事項である「穀物の生産量」とどのように関連しているかを調査しました。その結果、粒の収量はいくつかの特定の特性と強く結びついていることが分かりました。より多くの粒を生産する植物は、葉が広く、より生産的な茎を持ち、個々の粒が重く、総重量に対する粒の重量の比率が高い傾向にありました。これらの知見は、育種家に明確なロードマップを提供します。どの植物を交配させるべきか推測する代わりに、生産量を確実に高めるために、これらの具体的で測定可能な形質に基づいて親を選択することができるのです。また、本研究は、これらの形質の多くが環境ではなく植物の遺伝子によって制御されていることを強調しており、これは、もし農家がある望ましい形質を持つ植物を選べば、その子孫がそれを受け継ぐ可能性が非常に高いことを意味します。この高い信頼性は、複雑な育種プログラムを必要とせずに、これらの現地の品種を改良するための強力なツールとして、直接的な選抜が有効であることを示しています。

複雑に絡み合った差異を整理するために、研究者たちは46の在来種を8つの明確なクラスターにグループ化しました。このクラスタリングは、在来種がランダムに混ざり合っているのではなく、共有する特性に基づいて特定の「家族」に分類されることを示しました。興味深いことに、種子が採取された場所は、その種子がどのクラスターに属するかを決定しませんでした。東部のジャパ地区から採取された品種が、隣接する西部のダン地区の品種よりも、西部の品種に近い遺伝的特性を持つことがあったのです。これは、農家が長年にわたって地域を超えて自由に種子を交換してきたか、あるいは現地の環境が十分に似ているため、植物が並行して進化したことを示唆しています。最も遺伝的に離れたグループは、新しい優れた品種を生み出すための高いポテンシャルを持つグループであることが分かりました。これらの遠いグループ同士を交配させることで、育種家は一方の親からの高収量性と、もう一方の親からの強い病害抵抗性といった、それぞれの最良の形質を組み合わせ、両方の親を凌駕する子孫を作り出すことができるのです。

分析では、統計的手法を用いて、どの形質が植物間の全体的な差異に最も寄与しているかを特定しました。その結果、粒の幅、千粒重、および一株あたりの粒数を含む少数の特性が、研究で見られた変異の大部分を説明していることが判明しました。これは、育種家が植物の潜在能力を理解するために、あらゆる特徴を追跡する必要はないことを意味します。これらの主要な指標に焦点を当てるだけで、遺伝的多様性の本質を捉えるのに十分なのです。研究は、これらのネパールの在来種が、解き明かされるのを待っている隠れた可能性に満ちた、極めて重要な資源であると結論付けました。その遺伝的構成と違いを理解することで、科学者たちは、高収量であるだけでなく、回復力（レジリエンス）を備えた新しい米の品種を開発できるようになり、将来の課題に直面してもネパール、そして世界の「米の器」が満たされ続けることを保証できるのです。