植物における遺伝子移入交配

親種との戻し交雑のプロセス

遺伝子移入 ( introgression)としても知られる遺伝子移入ハイブリダイゼーションは、戻し交配の繰り返しによる分岐系統間の遺伝物質の流れです。植物では、この戻し交配は、世代雑種がその親種の一方または両方と交雑するときに発生します。

変動の原因

植物の一部の属は他の属よりも容易に交配および遺伝子移入しますが、特定のシナリオでは、外部要因が交雑速度の増加に寄与する可能性があります。生息地の交配として知られる現象はこの考え方を反映しており、自然の生息地における撹乱により、通常は交雑しない種が比較的容易に戻し交雑する可能性があることを説明しています。植物育種家はまた、植物の耐寒性、外観、または選択したい望ましい形質を最適化するために、対象を操作して交配させます。[1]このタイプの交配は、特定の種類の米、トウモロコシ、小麦、大麦、ライ麦などを含むがこれらに限定されない多くの作物種の生産に特に影響を与えています。自然の遺伝子移入は多くの属および種で発生する可能性がありますが、人工/強制的な遺伝子移入を使用して遺伝子プールを操作することは、乾燥耐性や害虫抵抗性などの望ましい特性に焦点を当てるのに役立ちます。[2]

背景

雑種研究の初期には、雑種形成では主に不妊または不適格な子孫が生み出されるため、自然界では雑種形成の証拠が不十分であると一般に考えられていました。実験と系統遺伝子検査機能の向上により、繁殖力のある雑種子孫を生み出す能力は植物界内で属によって異なることがわかりました。[3]繁殖力のある雑種を生み出す能力を持つ種の例をいくつか以下に示します。

自然遺伝子移入の例

アイリス

植物の交雑に関する最も重要な初期の研究の 1 つは、3 種のアヤメに関するものでした。これらは通常、自然の生息地が重なる場所で交雑を形成しますが、 Iris fulvaIris hexagona、またはI ris brevicaulisが密接に関連しているという証拠はなく、それらの表現型の違い (色/パターン/サイズ) は明確です。遺伝子移入が起こると、その結果として生じる子孫は、さまざまな色の組み合わせとさまざまな花のサイズを示します。 Iris fulva は非対称遺伝子移入の傾向があり、Iris hexagona や Iris brevicaulisよりも多くの遺伝物質を雑種の子孫に移入します。[4]

ひまわり

葉緑体核ゲノムの異なる遺伝子移入は、一般的なヒマワリ( Helianthus annuus ssp. texanus )で最初に観察されました。特定の領域内で、集団は形態学的特徴の違いを示し、これはH. debilis ssp cucumenifoliusとの交雑がある可能性を示しています。研究者たちは、これらのH. a. texanusには、H. d.からの葉緑体 DNA が含まれていました。 cucumennfolius、遺伝子移入が一方向に起こったことを示します。[5]

ポプラ

ポプラ間の交雑は、個体群が重複する場合にはどこでもよく見られますが、遺伝子移入の程度は種によって大きく異なります。米国とカナダのロック山脈沿いで行われた3種のポプラの木(P. balsamifera、P. angustifolia、P. trichocarpa)間の遺伝子移入の範囲を調査したある研究では、種が集中する領域で広範な遺伝子移入が見出されました。ゲノム配列決定では、これらの重複領域で三種の雑種が存在することさえ示されました。[6]別の研究では、ユタ州でP. angustifolia と P. fremontiiの間に一方向の遺伝子移入の流れが存在するハイブリッドゾーンが発見されました。 [7]

人為的遺伝子移入の例

小麦

作物生産のための小麦の開発において、遺伝子移入は大きな役割を果たしてきました。作物種を操作する方法の 1 つは、作物種を野生種と交配することです。例えば、野生コムギの近縁種であるアグロピロン・エロンガタムは、栽培コムギであるトリチクム・エスティバムと交雑され、遺伝子移入されている。その結果、得られる雑種は、より高い水ストレス適応性とより高い根と苗条のバイオマスを持ちます。これらの改変はどちらも作物の適応度を向上させることができます。[8]

水仙

水仙(スイセン属) は、幅広い交雑からでも、半繁殖性または繁殖性の子孫を生み出すことができます。キイロトランペットスイセンやポエッツスイセンなどのスイセンは交配と戻し交配ができるため、現代の庭師は非常に多様な選択肢から選択することができます。[3]水仙は自然界で交雑して遺伝子移入しますが、人工遺伝子移入により、育種家は地理的に離れた種を採取し、自然には現れない独自の交配を行うことができます。[要出典]

参考文献

  1. ^ アンダーソン、E.ステビンズ、GL (1954)。 「進化の刺激としてのハイブリッド化」。進化8 (4): 378.土井:10.2307/2405784。JSTOR  2405784。
  2. ^ ハオ、ミン;張、蓮泉。寧俊宗。黄、林。袁、中衛。呉、碧華。ヤン、ゼホン。ダイ、ショウフェン。ジャン、ボー。鄭、友良。劉、鄧才(2020-03-06)。 「小麦改良に代表される遺伝子移入育種の復活」。植物科学のフロンティア11 : 252.土井: 10.3389/fpls.2020.00252ISSN  1664-462X。PMC 7067975PMID  32211007。 
  3. ^ ab アンダーソン、エドガー (1948)。 「生息地のハイブリッド化」。進化2 (1): 1 ~ 9。土井:10.2307/2405610。JSTOR  2405610。
  4. ^ エドガー・アンダーソン (1949)。遺伝子移入ハイブリダイゼーション。ニューヨーク: J. ワイリー。土井:10.5962/bhl.title.4553。
  5. ^ クルーザン、ミッチェル B. (2018).進化生物学:植物の視点。ニューヨーク州ニューヨーク州。ISBN 978-0-19-088268-6OCLC  1050360688。{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  6. ^ チャトレ、ヴィクラム E.;エヴァンス、ルーク M.ディファジオ、スティーブン P.ケラー、スティーブン R. (2018)。 「ポプルスの生息域端集団における三種ハイブリッド複合体の適応的遺伝子移入と維持」。分子生態学27 (23): 4820–4838。土井: 10.1111/mec.14820ISSN  1365-294X。PMID  30071141。S2CID 51908670  。
  7. ^ ヴァンデン・ブルック、アン;ヴィラール、マルク;ヴァン・ボックススターレ、エリック。ジョス・ヴァンスリッケン (2005)。 「栽培ポプラとその野生近縁種との自然交雑:在来ポプラ集団に対する証拠と結果」。森林科学年報62 (7): 601–613。土井10.1051/フォレスト:2005072ISSN  1286-4560。
  8. ^ プラシド、ダンテ F.;キャンベル、マラシー T.フォルサム、ジン・J。崔新平;クルーガー、グレッグ R.バエンジガー、P. スティーブン;ワリア、ハーカマル (2013-02-20)。 「野生小麦の近縁種からの新規形質の導入は小麦の干ばつ適応を改善する」。植物生理学161 (4): 1806 ~ 1819 年。土井:10.1104/pp.113.214262。ISSN  0032-0889。PMC 3613457PMID  23426195。 
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