A novel barley leaf rust resistance locus, distinct from Rph5 and Rph7, identified on barley chromosome 3HS

大麦は数百万人を養う主食作物ですが、その収穫は共通の敵である「赤さび病」によって常に脅威にさらされています。この病気は微細な菌類によって引き起こされ、植物の葉を攻撃して栄養と水分を奪い、穀物の生産量と品質の両方に著しい損失をもたらします。農家にとって、この脅威は現実的かつ持続的なものです。これに対抗するため、科学者たちは植物自体の防御機能に目を向けています。長い年月をかけて、育種家たちは、菌類が定着する前に阻止する「盾」として機能する特定の遺伝子を大麦の中から見つけ出してきました。しかし、菌類は巧妙で進化が速く、既存の盾をしばしば突破してしまいます。つまり、新しい、独自の抵抗力の源を見つけることが不可欠なのです。それは単に盾を持つことではなく、菌類がまだ破り方を知らない、異なる種類の盾を持つことを意味します。これらの遺伝的な防御を多様化させることは、化学農薬に大きく頼ることなく、大麦畑の生産性を維持する助けとなります。

最近の研究において、研究者たちは、作物の多様性の豊かな歴史を持つ地域として知られる中東から収集された6種類の異なる大麦品種に注目しました。彼らは、これらの特定の植物が赤さび菌に対して新たな秘密を握っているかどうかを確かめたいと考えました。植物をテストしたところ、これら6種類すべての品種が、成長のあらゆる段階において病気に抵抗できることが分かりました。これは「全ステージ抵抗性」として知られる特性です。これは有望な出発点でしたが、研究者たちはその背後にある遺伝的な仕組みを理解する必要がありました。これらの抵抗性のある植物を感受性のある植物と交配させ、その子孫を研究することで、抵抗性は2つの異なる方法で作用していることが判明しました。4つの品種では、2つの異なる遺伝子が共に働く組み合わせによって保護が行われていました。残りの2つの品種では、単一の遺伝子が防御を担っていました。

チームはその後、これら2つの品種に焦点を絞り、これらの保護遺伝子が大麦の遺伝地図上の正確にどこに位置しているかを特定しました。AGG-137として知られる品種について、彼らはその位置を染色体3HS上の特定の領域に絞り込みました。大麦ゲノムの詳細な参照マップを用いることで、抵抗性遺伝子が3.62から9.83百万塩基対にわたる領域に位置することを特定しました。研究者たちは、この遺伝子を暫定的にRphAGG-137と命名しましたが、これは新しいものであることが分かりました。研究者たちは、同じ染色体上に存在する既知の抵抗性遺伝子であるRph5およびRph7とこの遺伝子を比較しました。彼らの分析により、この新しい遺伝子が両者とは明確に異なることが確認されました。興味深いことに、さらなるテストの結果、この特定の品種は、新しく発見された遺伝子と、Rph2と呼ばれる古い既知の遺伝子の両方を備えていることが明らかになりました。この組み合わせは、これまでに見られたものとは異なる、強固な防御層を提供しています。

2番目の品種であるAGG-72は、異なる物語を提示しました。その抵抗性遺伝子は、研究者によってRphAGG-72と呼ばれ、全く別の染色体である染色体4Hに位置していました。彼らが特定した具体的な領域は、554.68から577.32百万塩基対にわたります。この位置が重要なのは、それが他の大麦の型で以前に特定された2つの既知の抵抗性遺伝子、Rph21およびRphCasの既知の位置と重なっているためです。データは、AGG-72における抵抗性が、これら2つの既知の遺伝子のいずれかであるか、あるいは同じ近隣に住む全く新しい遺伝子である可能性が高いことを示唆しています。研究者たちは、これら3つの可能性のうちどれが真実であるかをまだ決定的に判断していませんが、答えが存在する領域を明確にマッピングしました。これらの特定の場所を特定し、少なくとも一つの遺伝子が独特であることを確認することで、本研究は植物育種家に対し、絶えず変化する赤さび病の脅威に耐えうる大麦品種を開発するための新たな標的を提供しています。