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とげのないバラ、スペインの参加による科学者チームの創造

とげについて考えるとき、典型的な植物としてバラが思い浮かぶ可能性が非常に高いでしょう。ポイズンが神話の歌で歌ったように、「すべてのバラにはとげがある」。しかし、この種は、主に草食動物から身を守るために役立つこの自然の「武器」を持つ唯一の種ではありません。とげは植物界全体で何度も独立して進化しており、ナス（果実の葉、茎、萼、果実を覆う緑色の上部に存在）や、米や大麦の作物（衣服にくっつくトゲの部分が、科学的にはとげです）など、さまざまな植物にも見られます。 そして、誰もがそれが何であるかを知っており、私たちは皆、確かにその存在に「苦しんだ」ことがあるにもかかわらず、この特徴が、先験的には非常に遠い関係にある種に頻繁に現れる理由については、科学はまだ完全には解明されていません。現在、バレンシア工科大学（UPV）の研究者を含む国際研究がこの「厄介な」問題に光を当てています。この特徴の背後には、何百万年もの進化の分離の後でも、それらすべてに共通する遺伝子があります。結論は、雑誌「科学'。 ナスからバラまで すべてはナスから始まった。UPVのバレンシア農業多様性保全改善研究所（COMAV）のSOL育種グループは、ハイメ・プロヘンスが率いるナスの研究を行ってきた。 遺伝的改良「現代の品種では、とげのないものにしたいのです。そうすれば栽培や収穫が簡単になるだけでなく、箱の中でお互いに刺さったり傷がついたりして腐敗が早まることもないなどの利点もあります」とプロヘンス氏はABCに説明した。 ナスのDNAを詳しく調べているうちに、彼らはLonely Guy (LOG)と呼ばれる遺伝子ファミリーを発見した。これは細胞分裂と増殖を引き起こすホルモンを生成する役割を担っている。オンラインプレゼンテーションで、プロヘンス氏は名門コールドスプリングハーバー研究所 (CSHL) の研究者ザカリー・リップマン氏に連絡を取った。リップマン氏は弟子のジェームズ・サターリー氏とともに、トマト、ジャガイモ、ナスを含むナス科植物を研究していた。「私はナス科植物の多くに非常に目立つトゲがあることに気付きました。それで私は自問しました。『私たちはそれについて何を知っているのだろう? この適応で何が起こっているのだろう?』。結局、私たちはほとんど何も知らなかったことがわかったのです」とリップマン氏は声明で述べた。 そこで両チームは、アフリカナスや野生ナスなど、多くのトゲを持つナスの種類をさらに調査し始めました。彼らは、LOG ファミリーの遺伝子に変異が見つかった場合、トゲのないナスが出現し、トゲのあるナスはすべて同じ遺伝子バージョンを持っていることに気付きました。そこで、グループはこの作物以外のものを試してみようと考えました。「CSHL に滞在していたとき、バラで試してみないかと提案されました」と UPV の研究者であるグロリア・ビジャヌエバ・パラガは言います。「最初はクレイジーに思えました。でも、すべてが理にかなっていて、うまく収まっていることがわかりました。」 実際、協力チームの 1 つがバラの対応する遺伝子をサイレンシングすることに成功したとき、彼らはとげのないバラを手に入れました。そして、同じ科に属するレバント地方とモロッコで非常に人気のある植物であるナツメでも同じことが起こりました。それはそこで止まらず、グループはフランス、イギリス、ドイツの研究者によって拡大されました。「それは多くの異なる組織の協力による学際的なグループになりました」と UPV の研究者である David Alonso Martín は言います。 彼らはニューヨーク植物園と協力し、トゲのある標本とない標本を調べた。コーネル大学の協力者はゲノム編集を利用して砂漠のブドウからトゲを取り除いた。砂漠のブドウはオーストラリアの先住民が収穫する果実で、乾燥させると甘いレーズンのような形になる。研究チームは合計で約20種の植物のトゲとLOG関連遺伝子を関連付けることができた。 「これは収斂進化の一例です。1億6500万年前、これらすべての植物の祖先に共通していた遺伝子が、異なる種で同時に進化し、同じ特徴、つまり棘を持つようになりました」とプロヘンス氏はまとめています。「コウモリとクジラのエコーロケーションで起きていることと似ています。どちらも同じ特異点に向かって独立して進化しました。これは自然界ではめったに起きないことです。」 アプリケーション このメカニズムがどのように進化したかを知ること以外にも、この研究には直接的な応用がある。「この研究が重要なのは、ほとんどのモデル植物にはトゲがないため、この特徴は非常に一般的であるにもかかわらず、科学では注目されず、他の特徴ほど研究されてこなかったからです」とUPVの研究者であるピエトロ・グラマツィオ氏は言う。「トゲの背後にあるメカニズムを知ることは、基礎科学のレベルで興味深いだけでなく、経済レベルでも意味があります。」 これにより、作物の改良に CRISPR (遺伝子のカットアンドペーストと呼ばれる技術で、指向性自然進化をはるかに効率的に実現) などの遺伝子編集技術が利用できるようになります。「たとえば、現在、成長にほとんど水を必要としないナスの仲間の野生種である砂漠ブドウを植えることは、トゲが多いため不可能です。しかし、トゲを取り除くことができれば、気候変動の状況で非常に興味深い新しい作物への道が開かれます」とプロヘンス氏は言います。 この研究は、植物の表皮からトゲが出てくる植物に基づいている。「しかし、同じ遺伝子が、枝になるはずだった部分からトゲが出てくる他の植物、例えばキイチゴや、葉がトゲになったサボテンにも影響するかどうかを調べることはできます」と著者は言う。「他の種についても調べる必要がありますが、この遺伝子が正確に何をするのか、植物の『毛』がどのようにしてトゲになるのかについても調べる必要があります」。そしておそらく、このチームが作ったバラが人気を博したら、ポイズンも歌を新しくしなければならないだろう。 #とげのないバラスペインの参加による科学者チームの創造