栗の木の果樹園の緑、黄色、オレンジ色の葉の海の中を歩き、木々から栗のイガを注意深く集めているとき、アメリカ栗財団の修復ディレクターであるサラ・フィッツシモンズは、彼女が周りにいないことを知っています。彼女の労働の完全な成果。ツリーのライフサイクルは長すぎます。
ほぼ 20 年間、フィッツシモンズはアメリカ栗 (Castanea dentata) の復活に取り組んできました。 、かつて米国東部の森林とカナダのオンタリオ州南部を支配していた基本種。しかし、1 世紀以上前に、この木は、主に観賞用や果樹園で使用されるアジアから輸入された樹木によって誤って導入された侵入病原体である栗枯れ病にさらされました。真菌性疾患に脆弱なアメリカの栗の木は枯死によって荒廃し、倒れた木や茎がむき出しの枯れた枝でいっぱいの森を残しました.現在、アメリカの栗の木の 84% は小さいままで、実を結ぶことができません。
ある時点で、30 億から 50 億本のアメリカ栗の木がありました。今日、生き残っているのはせいぜい 4 億 3500 万人です。 American Chestnut Foundation などの組織は、枯病に強い新しい栗の木を開発して、再導入し、人口を復活させることに取り組んでいます。タイムライン？ 「何百万もの苗木が環境に影響を与えるには、150 年から 200 年かかるでしょう」と Fitzsimmons 氏は言います。
荒廃する前、アメリカ栗の木は生態系だけでなく、人間とその生活様式にとって重要でした。栗の木が豊富にあったとき、農家は豚や七面鳥の栄養源として栗を頼りにすることができました。彼らはまた、ナッツを自分の食べ物として食べたり、取引したりするためによく探しました。樹木からの木材は建築構造物として頑丈であることが証明され、屋根板、梁、住宅の床材、鉄道の枕木、電信柱、電信柱に使用されました。
「木材は非常に腐りにくく、多くの用途がありました。それは、気候変動の昨今において重要な炭素隔離に非常に優れています。野生動物にとって本当に素晴らしい生息地です。そして、人々はこの時期に栗を収穫していました」と、ニューヨーク州立大学環境科学林業大学 (SUNY-ESF) でアメリカ栗の研究と復元プロジェクトのディレクターを務めるウィリアム・パウエルは言います。
熟した栗。 写真提供:karnavalfoto、Shutterstock
そしてもちろん、ローストにも適していました。パウエルは、ロバート ウェルズとメル トーメが 1945 年に書いた古典的なクリスマス ソングを引用して、「『直火でローストする栗』という歌が聞こえます」と述べています。 「あれはアメリカの栗です。それで、それはすべて失われました。」
街の通りにはかつて、甘くておいしい休日のおやつを提供するカートが並んでいました。栗と祝日の関係は 16 世紀のヨーロッパにまでさかのぼることができますが、北アメリカで栽培された栗は、より豊かで甘い風味があることで知られており、特に冬の間の温かいおやつとして適していました。疫病がアメリカの栗の数をほとんどゼロに減らしたとき、それはすべて変わりました.現在、直火で焙煎されている栗は、輸入されたものである可能性が高い.
より良いアメリカ栗の繁殖
巨額の損失にもかかわらず、栗の木は厳密には絶滅していません。実際、彼らは絶滅危惧種リストにも載っていません。枯病菌は、土壌中の微生物が保護剤として作用するため、木の根系を攻撃できません。これにより、アメリカの栗の木が根元で生き残るための独自の能力が生まれます.
しかし、今日の栗の木は、幹の直径が約 10 フィートに成長し、高さ 80 ～ 100 フィートに達した、そびえ立つ木の祖先と比べると見劣りします。 「問題は、それらの 84% が胸の高さで直径が 1 インチしかないことです」と Fitzsimmons 氏は言います。 「そして、彼らの身長はわずか 15 フィートしかありません。それらは、種が想定されているサービスと生態系に役立っていません。したがって、私たちはそれらを機能的に絶滅したと呼んでいます。」
ケンタッキー州で生き残った大きなアメリカ栗に男性が小さく見えます。 写真提供:American Chestnut Foundation.
病害に強い木を作ることでアメリカ栗を復活させるという使命の中で、財団は育種技術とバイオテクノロジーを取り入れたシステムを使用しています。 American Chestnut Foundation が利用する 1 つの方法は、戻し交配育種として知られています。この方法では、科学者は望ましい特性を選択し、ある品種から別の品種に移します。目標は、枯病抵抗性遺伝子を別の種から分離し、それらをアメリカの栗の木の遺伝子構成に組み込むことです.米国森林局の研究生態学者で、栗の木を森林に再導入することを専門とする Leila Pinchot は、戻し交雑育種を「中国の栗の耐性遺伝子をアメリカの栗に組み込むアプローチ」と説明しています。そしてアメリカ人のように振る舞います。」
ピンチョットは、遺伝学者のジャレッド・ウェストブルックがアメリカン・チェスナット・ファウンデーションのために行った研究で示されたように、この方法は栗の木の場合には解決策にならないことが判明したと説明しています。戻し交配育種の目的は、2つか3つの遺伝子を分離することですが、栗の場合、「中国の栗には耐性遺伝子が非常に多く、アメリカの栗と組み合わせて木を作ることは現実的ではありません.それはほとんどがアメリカ人ですが、それでも中国のシステムの遺伝子が組み込まれています」と Pinchot 氏は言います。それでも、戻し交配された木は野生の木よりも耐病性が高く、当面の間、木の個体数を補うために森林に植えられています.
小麦の遺伝子を読む
戻し交配育種は、木の唯一の希望ではありません。 SUNY-ESF の Powell の研究室で、彼は最近、遺伝子工学を使用して、コムギ DNA の一本鎖とアメリカ栗の DNA を組み合わせることにより、枯病に強い樹木を開発しました。このプロジェクトに 30 年以上取り組んできたパウエル氏は、コムギから遺伝子を分離し、枯病菌に対処する能力を標的にしました。 「この遺伝子の良いところは、真菌が木を攻撃する方法を打ち消すことです」と彼は言います。
パウエルは、枯病が木に感染すると、酸とそれらの酸で働く酵素を作り始めると説明しています。それが生成する主な酸は、シュウ酸として知られ、植物細胞を殺す毒素です.次に、真菌はそれらの死んだ細胞を食べて、最終的に木を取り囲み、感染点より上のすべてを殺す潰瘍と呼ばれる構造を形成します. 「この [小麦] 遺伝子が実際に行うことは、その酸を解毒する酵素を作ることです。それは過酸化水素と二酸化炭素に分解されます.2つは植物がとにかく使用するものです」とパウエルは言います. 「つまり、基本的には真菌から武器を奪っています。」遺伝子操作された、またはトランスジェニックな木は、ダーリン 58 として知られており、その種の最初のものです。そして、新しい木は、1世紀以上前にいとこを殺したのと同じ栗の枯病に感染する可能性があり、それによってわずかに損傷を受ける可能性さえありますが、木は生き残ります.
ニューヨークの果樹園にトランスジェニックの苗を植える。 写真提供:American Chestnut Foundation.
ダーリン 58 は遺伝子操作された植物であるため、樹木を森林に植えるための次のステップは、USDA、EPA、および FDA による厳格な規制プロセスです。 SUNY-ESF は 2020 年に USDA に嘆願書を提出し、野生に植えるために樹木の規制緩和を求めました。パウエル氏は、このプロセスが 2023 年に完了することを望んでいます。それまでの間、2,000 羽以上のダーリンが厳しく規制された畑に植えられ、開花や野生への花粉の散布が禁止されています。森林に木を植えるのに必要な規制を待っている間、パウエルの研究室とアメリカ栗財団は、野生の栗の DNA を持つダーリンの木を交配し、全国的に成長するより強い木を作ろうとしています。
このように、機能的に絶滅した状態であっても、野生の栗の木は、アメリカの栗を復元するプロセスにとって非常に重要です.ジョージア州からカナダ南部に至るまで、気候が大きく異なる地域全体で目立つ野生の木は、生態系内で繁栄することを可能にする適応多様性を持っています。 「ダーリン58はクローンです。アメリカ栗やクローンを持つ種を復元することはできません」とフィッツシモンズは言います。 「木はすべてのタイプの環境で持続できるわけではありません。アラバマ州の栗の木をメイン州に植えようとすると、少なくとも現時点では、その木は生き残れません。」適応耐寒性がなければ、栗の木は寒冷地では生きられません。 Darling 58 の木と野生の栗の木を交配することで、種が全国的に活性化するために必要な多様性が得られます。
財団は、熱心な個人または市民科学者に頼って、繁殖およびバイオテクノロジー プログラムで使用できる野生のアメリカ栗を見つけています。
そして、復元プロセスの次のステップとして、枯れ病に強い樹木をアメリカの森林に導入し始める時が来たら、そのプロセスは新しい樹木を開発することほど簡単ではありません.ピンチョットは、種を活性化する次のステップにおける潜在的な生態学的課題に注目しています。 「木が成長するために必要な光の量と、他の種に競争上の優位性を与えることなく、栗の成長を促進するための適切な処理の種類を知る必要があります.それこそが、私の研究の興味が本当にあるところです」と彼女は言います。苗床で十分な数の苗木を育て、それを森にうまく移植するなどの物流上の課題も頭に浮かびます。何千万本もの木を植えるのに欠かせないのが、現地でのボランティアです。
「多くの人、お金、エネルギー、時間が必要です。木があると、自然はそれをより良くしてくれます。しかし、自然はこれを単独で行うことはできず、私たちは彼女に多くの助けを与える必要があります」とフィッツシモンズは言います. 「私の祖先が 100 年前に始めたプロジェクトに取り組むのを手伝っていることは本当に詩的であり、私の子孫が完成するにはさらに 100 年以上かかるでしょう。それには本当に素晴らしいものがあると思います。」
