米黄斑点ウイルス（RYMV）は、アフリカ、特に小規模農家の間で重大な作物損失の原因となっています。デュッセルドルフのハインリヒ・ハイネ大学（HHU）とフランス国立持続可能な開発研究所（IRD）の研究チームは、ゲノム編集技術を利用してこの病気に耐性のあるイネ品種を作出した。
研究チームは、これらの米品種の開発について、アフリカの小規模食料生産者向けに病気に耐性があり、地域に適応した品種を開発するための第一歩として、Journal of Plant Biotechnology誌に記載している。
RYMV は、甲虫と葉の直接接触によって伝染する RNA ウイルスです。ほとんどの生産者が1ヘクタール未満の土地を耕作しているアフリカでは、ウイルスにより米の収穫量が10～100パーセント失われることがよくある。したがって、最貧地域の農民にとっては命にかかわる問題です。
「現時点では、このウイルスに対する効果的な防御策はありません。」この研究の筆頭著者であるユガンダー・アラ博士は、「唯一の本当の防御策は、植物が感染しないようにRYMV耐性遺伝子を持つイネ品種を品種改良することだ」と述べた。
ハーバード大学分子生理学研究所（ウルフ・B・フロマー教授率いる）とフランス・モンペリエの開発研究所（IRD）の研究チームが、この耐性イネ株を開発した。
現在、3 つの耐性遺伝子が知られています。これらの遺伝子のいずれか (RYMV1、2、および 3 と呼ばれる) の変異は、耐性を付与するのに十分です。耐性遺伝子 rymv2 は、収量が低いアフリカ イネ (Oryzaglaberrima) 品種に出現します。 RYMV2 は CPR5.1 としても知られ、核孔からの重要なタンパク質をコードしています。モデル植物シロイヌナズナでは、CPR5 の唯一の遺伝子コピーが欠失すると、ウイルスだけでなく細菌や真菌に対しても広範囲の耐性が生じます。しかし、シロイヌナズナの成長は著しく制限されており、自然発生的な植物病害と低収量が伴います。したがって、rymv2 の抵抗性が悪影響を与えることなく他のイネ品種に転移できるかどうかをテストすることが重要です。
米育種の課題と解決策
アフリカでは、抵抗性遺伝子を持たないアジア品種オリザインディカ（インディカ）をベースにした多収品種が主に使用されています。しかし、そのような「種間」雑種の子孫は高度に不稔性であるため、容易に複製できず、耐性遺伝子を伝えることができないため、関連遺伝子の挿入は特に有望なアプローチではありません。
今回、研究チームはCRISPR/Casゲノム編集法を用いて、アジアのイネ品種にRYMV2遺伝子変異を生じさせ、ウイルスに対する耐性をアフリカイネに近づけることができることを実証した。次のステップは、同じアプローチを使用して、関連するアフリカのエリート品種を編集し、アフリカの小規模生産者が利用できるようにすることです。これらの農家を支援することは、ハーバード大学が主導する国際研究コンソーシアムである Crops for Health の目標です。
進化の初期には生存に有益であった植物の遺伝的メカニズムは、現在では有害である可能性が高まっています。トウモロコシが良い例です。遺伝子により、干ばつによって受精すると穀粒が停止します。この遺伝子は、今日のトウモロコシ植物の野生の多年生植物の祖先にとっては良い形質を引き起こしますが、今日の農業で使用されている一年生植物の収量には悪影響を及ぼします。
ここで研究した米についても同様の状況が存在します。フロマー教授は、「この耐性形質は、非必須遺伝子の機能喪失に起因すると考えられる。遺伝子のスイッチを完全にオフにすると、植物は通常通りに行動する。しかし、遺伝子機能が失われるため、植物はウイルスに対して耐性を持つようになる。」と述べた。
健康作物グループのリーダー、エリザ・ルー博士は、「これは祖先にとって有用だったプロトタイプであると主張できるかもしれないが、現在では干ばつ期間中に壊滅的な作物損失を引き起こしている。この遺伝子をオフにしたことによる明らかな副作用はないようだ」と付け加えた。
驚くべきことに、密接に関連するCPR5.2遺伝子、またはRYMV2とCPR5.2の両方をオフにしても、少なくとも温室条件下では損傷は生じませんでした。 CPR5.2遺伝子の欠失がRYMV耐性をもたらさないことは注目に値します。これらすべては、RYMV2 遺伝子の編集がアフリカのイネの病気を制御する実現可能な方法であることを示しています。
コンパイルされたソース: ScitechDaily