Breeding maize genotypes for fall armyworm (Spodoptera frugiperda Lepidoptera: Noctuidae) resistance through conventional approaches: A systematic review

トウモロコギは、サブサハラアフリカ全域の何億人もの人々にとって食料安全保障の生命線であり、日常生活における主要なエネルギー源を提供し、小規模農家の生計を支えています。しかし、この極めて重要な作物はこの絶え間ない敵、すなわち幼虫が驚異的な速さで葉や茎を食い荒らす蛾である「ツマグロヨトウ」に直面しています。2016年にこの害虫がこの地域に到来して以来、急速に広がり、収穫を台無しにし、飢餓を深刻化させる脅威となっています。農家は化学スプレーによる防除を試みてきましたが、これらはしばしば失敗し、環境に悪影響を与え、最も貧しい家族にとっては高価すぎます。科学者たちは、最も持続可能な防御策は植物そのものの中に存在することを長らく知っています。害虫に対して自然に抵抗力を持つトウモロコギの新しい品種を育種することで、研究者たちは、適用コストがかからず、毎シーズン機能する盾を作り出すことを目指しています。このアプローチは、高価な技術や化学薬品に頼るのではなく、トウモロコギの自然な遺伝的多様性に依拠し、昆虫に対して強靭さを示す個体を選別し、交配させることに基づいています。

カンバレ・ムサ・エリティエによる最近の系統的レビューは、数十年にわたる散在した研究をまとめ、アフリカにおける従来の育種がツマグロヨトウに対してどのように機能しているかを正確に明らかにしています。著者は数千の科学的記録を調査し、その中から、従来の方式によるトウモロコギの育種に特化した44件の高品質な研究を厳選しました。その目的は、どの育種技術が効果的なのか、どの植物品種が抵抗力の鍵を握っているのか、そしてこれらの種子を農家の手に届けるための障害となっているものは何かを理解することでした。このレビューは、課題は困難ではあるものの、着実な進展が見られることを裏付けています。研究者たちは、トウモロコギにおける抵抗力は、オンとオフを切り替えられる単一のスイッチではなく、多くの異なる遺伝子が共に作用して制御する複雑な形質であることを発見しました。これは、防御が絶対的なものではなく部分的であることを意味します。つまり、植物が免疫を持つわけではありませんが、収穫を生み出すのに十分なほど攻撃に耐えることができるのです。

この研究は、最も成功している育種プログラムが、異なる親植物から最良の特性を組み合わせるための特定の交配戦略を用いていることを強調しています。科学者たちは、生き残った最良の個体を繰り返し交配・選抜して強靭な個体群を構築する「反復選抜」や、抵抗性を持つ植物と高収量な植物を交配させ、作物の品質を損なうことなく抵抗力を転移させる「戻し交配」といった手法を用いています。研究によれば、「加算的」効果（遺伝子が単にその強さを足し合わせるもの）と、「非加算的」効果（遺伝子が驚くすべき方法で相互作用して新たな強さを生み出すもの）の両方が、植物の害虫に対する抵抗力に役割を果たしています。この複雑さゆえに、育種家は道具を慎重に選ばなければなりません。もし抵抗力が加算的な遺伝子に由来するのであれば、集団全体の改良に焦点を当てます。もし抵抗力が特定の親同士の組み合わせに由来するのであれば、それら強力なペアリングを活用したハイブリッド種子の作成に焦点を当てます。

このレビューは、効果的であることが証明されている具体的な抵抗力の源を特定しています。遺伝情報の多くは、アワノメイガなどの類似した害虫に対して抵抗性を持つトウモロコギの系統を長年開発してきたCIMMYTやIITAといった国際研究センターに由来しています。ある種の虫と戦うように育まれた植物は、しばしばツマグロヨトウに対しても自然な防御能力を示すことが分かっています。CML71やCML125といったラベルが付された特定の系統は、抵抗力の強力な候補として浮上しています。これらの植物は、「アンティビオーシス（抗生物質的効果）」、すなわち植物が虫の成長を阻害する物質を生成することや、「非嗜好性」、すなわち植物が昆虫にとって適切な匂いや味がしないため、作物自体を回避させる、といった特性を備えていることが多いのです。興味深いことに、これまでに発見された最も抵抗力の強い品種の多くは、地元の農家が好む白い粒を生産しますが、その抵抗力の背後にある正確なメカニズムについては、現在も継続的な研究対象となっています。

こうした成功にもかかわらず、前途には大きな障壁が待ち受けています。レビューは、資金不足、専門機器の欠如、そして訓練を受けた専門家の不足に苦しむことが多いアフリカの育種プログラムが直面している課題を明確に描き出しています。抵抗性のある品種を作るには、意図的に虫を発生させた制御された条件下で植物をテストする必要があり、これは労働集約的であり、地域の多くの場所では希少な特定の施設を必要とします。さらに、ある場所で植物が見せる抵抗力が、別の場所では必ずしも維持されるとは限りません。天候や土壌の条件によって、植物と害虫の相互作用が変化する可能性があるからです。つまり、ケニアでうまく機能した品種がコンゴ民主共和国では失敗することもあり、育種家は信頼性を確保するために、多くの異なる環境下で研究をテストする必要があります。

また、本論文は、ゲノム選抜や遺伝子編集といった現代のテクノロジーがプロセスを加速させる刺激的な可能性を秘めている一方で、その利用は規制上の障壁やインフラの格差によって、現時点ではサブサハラアフリカにおいて限定的であることも指摘しています。当面の間、最も信頼できる道は、植物を交配させ、その最良の子孫を選別するという、注意深い伝統的な作業であり続けることです。レビューは、従来の育種は単に実行可能な選択肢であるだけでなく、アフリカの食料を確保するために不可欠なものであると結論付けています。利用可能な最善の遺伝資源と改善されたテスト方法、そしてより良い地域協力と組み合わせることで、科学者はツマグロヨトウを生き延hel生き抜く強さを持つトウモロコギの品種を開発し続けることができると示唆しています。取り組みはまだ終わっておらず、害虫は依然として深刻な脅威ですが、植物自身の防御機能を活用しようとする体系的な努力は、アフリカ農業の未来に対する現実的かつ持続可能な希望を提示しています。