神戸大など解明2022.06.30野生イネに3つの遺伝子変異がそろって起きると種子(米)が落ちにくくなり、そのおかげで米を収穫するための栽培化が可能になった、と神戸大学などの国際共同研究グループが発表した。多い品種改良に生かせる可能性があるという。研究者は3遺伝子変異の効力を「3本の矢」に例えている。研究論文は23日に米科学アカデミー紀要電子版に掲載された。英国のユニバーシティ・カレッジ・ロンドン、ウォーリック大学、ミャンマーのイエジン農科大学、カンボジア農務省の研究者らで構成された。稲作の起源については古くからさまざまな研究があり諸説ある。現在ではイネのDNA解析の結果、約1万年前ごろにさかのぼるとの説が有力だ。研究グループの石川准教授や石井教授らによると、栽培化されたイネは雑草である野生イネ由来で、狩猟生活をしていた古代の人々が野生イネから農耕に都合の良いイネを選んだことが栽培化のきっかけだった。野生イネ(左)と栽培化されたイネ(神戸大学提供)野生イネは自ら繁殖するために種子である米を飛散させる「種子脱粒性」を備えている。稲作のためには脱粒性はじゃまになり、米が落ちにくいイネが必要だった。栽培化されたイネは脱粒性が大きく失われているとみられていたが、2006年に米国の研究者が脱粒性を支配する「sh4遺伝子」を見つけた。その後はこの遺伝子変異がきっかけとなってイネが栽培化されたと考えられるようになっていた。石川准教授や石井教授らは、sh4遺伝子の変異は脱粒性を抑える効果はあるもののそれだけでは脱粒を防げないことから、他の遺伝子変異が関わっていると考えた。イネが栽培化された初期の過程に着目し、どのように栽培化が起きたかを解明するために植物遺伝学や植物考古学など関連する幅広い分野の研究者らと研究を進めた。野生イネ(左)は穂が開き、種子が熟すと自然に落下する脱粒性がある(神戸大学提供)その結果、種子の脱粒性は種子の基部に形成される離層と呼ばれる組織によって引き起こされることを確認。この離層の成長を妨げるためには、sh4遺伝子の変異に加えて「qSH3」という遺伝子に1つ変異(シトシンからチミンへの1塩基置換)が必要であることを突き止めた。この2つの変異があっても脱粒はまだ十分に防げないことが判明した。野生イネは穂が開いて種子が落ちやすい構造をしていることから、穂の形状に着目。穂を閉じる変化を引き起こすSPR3という遺伝子の変異も脱粒に関係することを明らかにした。研究グループは、野生イネに対してsh4、qSH3、SPR3の3遺伝子の変異を組み合わせながら交配して調べたところ、3遺伝子の変異がそろうと初めて脱粒がほとんど起きず、イネの収穫量が飛躍的に上昇することが分かったという。石川准教授らは毛利元就が3人の息子に語ったと伝えられる「3本の矢」の話に例えて「効果が弱い3つの遺伝子変異が偶然に協力したことでイネが作物として成功する足掛かりになった可能性がある」とコメントしている。sh4、qSH3、SPR3の3遺伝子の変異の組み合わせた交配によるイネの種子の収穫率。3遺伝子の変異がそろうと、脱粒が少なく収穫率が一番高かった(神戸大学提供)日本はイネの全遺伝情報の解明を目指す「イネゲノム解読プロジェクト」を世界に先駆けて1991年に開始し、97年に欧米やアジア諸国を加えた国際共同プロジェクトになった。2007年ごろまでの研究でイネの遺伝子は約3万2000あることが分かり、その多くの機能が明らかになってイネ研究が大きく進んだ。今回の神戸大学などの国際共同研究の成果も日本が牽引した同プロジェクトの大きな成果を生かしていると言える。