Aug 14, 2019It’s been a long journey for wild tomatoes
植物学的にはトマトはベリー類、果物の一種だが、赤（あるいはオレンジ）の丸っこい美味しさは香ばしさから料理用野菜として扱われる。 切り方、切り方、さいの目切り方、どれをとっても万能な果物なのです。 トマトのフェスティバル、ロム、テイスティングは、全米の半分以上の州や国際的な規模で開催されています。 アイラとジョージ・ガーシュインは、1937年の歌「Let’s Call the Whole Thing Off」で、トマトの二重発音を不滅のものとした。「…You like tomato and I like tomahto. では、これ以上何を学べばいいのだろう？
トマトのトラブルと変貌
害虫、環境ストレス、病気は、何千年にもわたってこの果実を苦しめてきました。 早期および晩枯病、花落ち、炭疽病、その他の一般的な菌類や生物学的ストレス（花首腐敗や黄変）は、高貴なトマトを脅かす多くの問題の一部です。
母子の再会？
野生トマトの進化は、UMassアマーストの大学院生ジェイコブ「ジェイク」バーネットの興味を引きました。 2019年の彼の夏休みの研究は、サウスディアフィールドにある大学の作物・動物研究教育農場の新しい高トンネル温室で行われています。 バーネットは特に、マサチューセッツ州での南米産トマトの栽培の可能性と、その耐虫性の2つのテーマに関心を持っています。
では、野生の種を手に入れるのが難しくなっている中、どのようにして、植え、研究するのでしょうか。 バーネットは、野生種や研究用の突然変異体の収集で有名なカリフォルニア大学デービス校の種子バンクに連絡を取りました。 1940年代から、特に先進的な研究者であったチャーリー・リックが、南米原産の野生トマト種の種子を集めて保存していたのだ。 これらの先祖代々のトマトは、害虫に対する自然な防御力やさまざまなストレスに耐える能力を持つ遺伝子をまとめて持っている。 数千年にわたる品種改良の結果、色や大きさを重視して品種改良された私たちの家庭用トマトは、害虫に抵抗する本来の能力を失ってしまったのです。 バーネットはカイセド教授と協力して、40種の種子から育てた280種の健康なトマト系統で高層トンネルを埋め尽くしました。
カイセドは、これらの野生植物の属性に長年関心を持っており、バーネットに助言するのに理想的な研究者です。 2003年、彼女はワシントン大学セントルイス校で博士号を取得し、野生トマトの病気抵抗性遺伝子の集団遺伝学に焦点を当てた研究を行いました。
バーネットの目標は、野生トマト種と2つの商業品種を調査し、マサチューセッツ州の条件で成長する能力、害虫や病気に対する潜在的抵抗性を評価することです。 進化生物学者であるカイセド氏は、その両方である。 家畜化は進化の過程の一例である、と彼女は説明する。 野生の植物に人間が選択的圧力をかけ、しばしば魅力的な形質を獲得し、何世代も経て家畜化された植物に行き着く。 それが進化であり、彼女の情熱なのです。 進化が起こるためには、その過程で遺伝子が変化しなければならない。 家畜化の結果、植物は栽培された環境に適応するようになる。 しかし、家畜化された植物も進化し続けなければならない。
研究者が植物がどのように進化したかという大きな疑問を持つとき、形質を遺伝学、つまりDNA量に結びつけます。 DNAからの情報は、異なる植物グループや集団がどのように関連し、どのように多様化したかを理解するために使用されます。 また、DNAは異なる植物がどのような特徴を持つかを決定する。 トマトの原産地を尋ねると、カイセドさんは「野生のトマトはすべて南米西部産です」と答える。 チリ、ペルー、エクアドル、ガラパゴス諸島に生息する13種の野生トマトがあるだけです。 ガラパゴスは、トマトの種がいかに多様であるかを示す美しい例です。これらの純粋な野生種は、小さな赤いSolanum pimpinellifoliumと近縁ですが、数千年の間、彼らから分離されてきたため、多くの異なる形質を持つことになりました。” 研究者たちは今、望ましい遺伝子を編集する能力を持っています。それは、DNAのハサミを使って、ある品種から切り取って、別の品種に挿入すると考えることができます。 これは、ワープスピードの進化のようなものです。
なぜ多様性が重要なのでしょうか。 カイセド氏は「野生種は有用で望ましい形質を持っている」と言う。 ある種は耐塩性があり、土壌が貧弱になるにつれて非常に有用となる可能性があります。 また、乾燥に強い種もあり、気候変動が進む中、特に重要です。 アンデス山脈で育ついくつかの野生トマトのような耐寒性のある種は、根株として使われ始めています」
「サウスディアフィールドで多く育つ魅力的なトマトの1つは、珍しい毛むくじゃらの茎が特徴です。 この種（Solanum habrochaites）は、抗昆虫剤を作り、厳しい寒さの条件でも生き残ることができるので、根株に選ばれました」
「存在するさまざまな形質を理解し、どれが米国北東部の環境で成長するのに役に立つかを突き止めることは、野生トマトを研究するもう一つの説得力ある理由です。 9374>
Digging into tomato research
サウスディアフィールドの高層トンネルに戻ると、バーネットは、この背の高い研究者の身長のほぼ2倍の高さの、繁茂したトマト植物の中で作業しています。 高層トンネルの中では植物が繁茂しているが、次のステップは、外の自然環境で生育できるかどうかを確認することである。 南米のさまざまな場所に生息する、生育条件の異なる野生種を研究している。 砂漠の環境に適応したものもあれば、極寒の環境でも育つものもある。 島のトマトは非常にまばらな植物で育ち、一握りの種は森林に適応している。 すべての種を満足させることは、決して容易なことではありません。 彼の研究は、最終的にはニューイングランドの農業に役立つかもしれません。
バーネットは、トマトのアルカロイド（カフェインなどの薬物の一種）の生産についても研究しています。 この科の植物はすべてアルカロイドを生産します（「科」にはジャガイモやナスも含まれます）。 特に関連性が高いのは、トマトが生産するアルカロイドであるトマチンである。 トマティンは果実を菌類から守りますが、バーネットはトマティンの含有量が種によってどのように異なるか、植物の葉と果実のトマティンの含有量に関係があるかどうかを調べています
最後に、彼はトマトの進化の過程で果物の色がどう変化したかを評価しています：なぜ熟したときに赤い果物、オレンジや黄色、緑色のものがあるのか。 このことは、動物による種子の散布方法（鳥は赤に、ネズミは黄色に惹かれやすいため、種子の散布方法が異なる）を解明する手がかりになるかもしれません。 糖分と水分は、動物の散布に影響を与える可能性のある形質です。
カイセドとバーネットの研究全体に織り込まれている糸は、トマトの多様性の理解とその他の用途を見いだすことです。 例えば、私たちがスーパーで買う栽培用トマトには、いくつかの野生種の耐病性遺伝子が組みこまれています。 9374>
カイセド氏は、「私は、トマトの種がどのように多様な環境に適応し、異なる種になったかを知りたいのです」と述べています。 栽培されている巨大なトマトも、もともとはかわいらしいミニトマトから生まれたものです。 それが魅力的です」と語っている。 トマトは、最も好まれ、よく食べられる果物の一つとして進化してきたため、今後も重要な研究が行われるでしょう。 しかし、DNAの研究やその他の技術により、次の大きな章が書かれるのに6000年もかからないでしょう」
– University of Massachusetts Amherst
写真上。 温室で背の高いトマトの苗と一緒にいるジェイコブ・バーネット
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