ホワイトオークのゲノムから気候適応性と害虫抵抗性の遺伝マーカーが明らかに

ホワイトオーク (Quercus alba) は、経済的、環境的、文化的に重要です。しかし、この種は現在、重大な課題に直面しています。それは、種子が正常に発芽して新しい木に成長するプロセスである苗木の採用率が低いということです。

「在来植物と外来植物の栄養競争に加え、干ばつや病気などの環境ストレスにより、若いシラカシが定着することがますます困難になっています」と昆虫学・植物病理学部門の生物情報学と計算ゲノミクスの准教授であるメグ・ステイトンは言う。

ステイトンとその同僚による最近の進歩により、有望な新しい研究の道が開かれました。彼らは初めてホワイトオークの完全なゲノムを配列し、その遺伝的構造と進化についての洞察を提供しました。この成果により、種内の変異についての理解が広がり、研究者が害虫耐性や気候適応性など、実生の生存率を向上させることができる形質を特定して利用するのに役立ちます。

「ゲノムの解読は画期的な進歩ですが、次のステップは、困難な環境における持続可能性にとってどの遺伝マーカーが重要であるかを特定することです」とステイトン氏は説明する。 「これらの特性を正確に特定することで、より回復力のある新しい世代を育成することで森林生態系をサポートできるようになります。」

テネシー州と北アメリカ東部の大部分が原産のホワイト オークは、哺乳類、鳥、昆虫、菌類などの幅広い生物によって利用されています。ホワイトオークは、生物多様性、土壌の健康、炭素隔離において重要な役割を果たすだけでなく、テネシー州リンチバーグにある象徴的なジャックダニエル蒸留所のウイスキー樽などの製品に使用される非常に貴重な広葉樹でもあります。

ステイトン氏はインディアナ大学のドリュー・ラーソン氏とともに、ケンタッキー大学、米国森林局、テネシー大学などと協力してこの研究を共同主導した。しかし、彼らの最近の躍進は、UTIA がどのように森林の持続可能性を推進しているかを示す一例にすぎません。

もう 1 つは、マーガレット フィンリー シャッケルフォード慈善信託、ホバート エイムズ財団、テネシー州グランド ジャンクションのエイムズ農業研究教育センター、および UT 樹木改善プログラムによって 2001 年に設立されたマーガレット フィンリー シャッケルフォード オーチャード コンプレックスです。この複合施設は、主にオークを中心とした 21 種の樹木の種子園の開発に特化しており、エイムズ センターの 100 エーカー以上の敷地にあります。研究者らは、さまざまな低地および高地地域で、既存の生態系内の種の混合からの苗木をテストするなど、生態学的持続可能性と木材生産の両方を強化する精密林業実験を実施している。

「私たちは、非常に特徴があり血統書付きのオークの苗木を森林の小さな開口部に植え、草本と樹木の爆発的な競争と戦わせることにしています」と天然資源学部の研究教授、アラン・ヒューストンは言う。

「伝統的な造林では完全な失敗が予測されていましたが、チェリーバークオークなどのいくつかの種は非常に競争力があります。植えられた木の多くは、オークが存在しなかったであろう成熟した林分を豊かにするために生い茂っています。現在、私たちはこれらの実験に数千本の木を使用しており、最終的な目標は、オーク種が存在しない他の地域に苗木を播くことです。」

ヒューストン氏は、UT Tree Improvement Program の教授でディレクターの Scott Schlarbaum 氏とともに、シャッケルフォード オーチャード コンプレックスのプロジェクトを共同で指揮しています。収集された種子は、研究のために保留された少量を除いて、テネシー州デラノにあるテネシー林業局の東テネシー州立保育園に送られる予定です。およそ 24 種の樹種について貴重なデータが収集されていますが、そのうち 3 種が例外的な成功を収めています。ホワイト オーク、ウォーター オーク、および競争力の高いチェリーバーク オークです。

これらの広葉樹は木材製品としてだけでなく、地域の生態系における重要な役割でも評価されています。ホワイトオークの遺伝子研究は、1973年にエイムズセンターで初めて始まり、1998年にホワイトオーク種子園が設立され、2001年に第2世代の試験が行われた。チカソープラムなど他の種の果樹園は2017年に始まったばかりで、果樹園の遺伝的多様性を高めるために遺伝子型がまだ追加されている。しかし、サクラガシの種子を生産する果樹園はすでに整備されており、苗床生産のための収集は今後数年間も継続されることが予想されます。

「持続可能な林業は、森林に利用できる土地基盤が縮小し、人口が急増する中で資源をどのように管理するかにかかっています」とシュラーバウム氏は言う。 「DNA解読、種子果樹園の開発、精密林業実験におけるUTIAの成果は、森林生態系を強化し、次世代に向けてその活力を確保するでしょう。」