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科学者たちは、ウォーターヘンプとパーマーアマランスの男性性の遺伝子を見つけることに近づいています。 最も厄介な米国の農業雑草の2つ。
遺伝子を見つけることは、雑草のための新しい「遺伝的制御」方法を可能にするかもしれません、 どれの、 多くの場所で、 除草剤に反応しなくなりました。ウォーターヘンプとパーマーアマランスは雌雄異株です、 彼らは男性と女性の両方の植物を持っていることを意味します。
「どの遺伝子が男性性を制御しているのかを知っていて、それらの遺伝子を集団内で増殖させることができれば、 畑のすべての植物は、数世代後には男性になります、 そして理論的には、 人口が激減するだろう、 」とパトリック・トラネルは言います。 イリノイ大学の雑草科学者であり、 新しい植物学者。
トラネルと彼の同僚は、男性のゲノム領域に関連する分子マーカーを以前に特定していました。男性のゲノムを配列決定した後、 研究者は、これらのマーカーを使用して、男性特有の領域に焦点を合わせることができました。今、 それらはそれらの標的を見つけることの120から150の遺伝子の範囲内にあります。
「これらの120ほどの遺伝子のほとんどは、おそらく何もしていないと確信しています。それは、ゲノムのその領域に蓄積されたものにすぎません。 」とトラネルは言います。 「推測しなければならないのなら、 たぶん10人が実際に何か関連性のあることをしていると思います。」
雌雄異株
これらの雑草の性別に関連する遺伝子を絞り込むことは、防除のための実用的な価値を持つ可能性があります。 しかし、この研究はまた、より一般的には、雌雄異株の現象、つまり別々の個人の男性と女性の性器にも光を当てています。動物の大多数は雌雄異株です、 でもそれは植物ではまれです顕花植物の90％以上が、同じ個体に両方の性器を持っています。 多くの場合、同じ花の中にあります。ウォーターヘンプとパーマーアマランス、 しかし、 雌雄異株です。
雌雄異株とは、植物が自家受粉することは不可能であることを意味します。代わりは、 雌の配偶子は、別の植物からの雄の花粉によって受精しなければなりません。これは、集団の遺伝的多様性を確保するための良いことです。そして、ウォーターヘンプとパーマーアマランスが複数の除草剤の有害な影響を回避することに成功した理由はおそらくそうです。
"現在まで、 ウォーターヘンプとパーマーアマランスは、7つと8つの作用モードにまたがる除草剤に対する耐性を進化させてきました。 それぞれ。雌雄異株の生殖は、これらすべての耐性形質が個人内で混合され、一致する結果になります。この混合により、両方の種の個体群が複数の除草剤耐性を組み合わせることができました。 効果的な除草剤の選択肢がほとんどない生産者を残し、 」とトラネルは言います。
植物の雌雄異株のまれな現象を理解することは、科学者が各親から形質がどのように受け継がれるかをつなぎ合わせるのに役立ちます。 現象がどのように進展するかを理解すること。
動物とは異なり、 雌雄異株は一度だけ進化したと考えられていますが、 科学者たちは、植物の雌雄異株は何度も進化してきたと信じています。と、 トラネルの研究によると、 ウォーターヘンプとパーマーアマランスで独立して進化したようですが、 2つの非常に密接に関連する種。
「私たちは、それらが別々に進化したことを絶対に知っていると言う準備はできていません。 しかし、私たちが見つけたすべての情報はその考えを裏付けています。 120-150遺伝子のうち2つだけが、2つの種間で互いに類似していた。 」とトラネルは言います。
それらの共有遺伝子の1つ、 フロリゲン、 開花を開始することにより、植物が日長に反応するのを助けます。トラネルは、それが花の性別を決定するかどうかをまだ知りません。 しかし、彼はそれが両方の種の男性特有のY領域に現れたことに興味をそそられました。
「確かなことはわかりませんが、 しかし多分それは女性より早く開花する男性に関係しています。最初のメスが受容性になると花粉を落とすので、それはオスにとって有利かもしれません。したがって、 実際には、 パーマーとウォーターヘンプは実際に雌雄異株を別々に進化させました、 しかし、両方ともフィットネスの利点のためにこのフロリゲン遺伝子を取得しました、 それは平行進化のクールな例になるでしょう。」
トラネルは、両方の種のオス特有のY領域をさらに絞り込んで、オスを決定する遺伝子を分離したいと考えています。これらの遺伝子が特定された後、遺伝子制御ソリューションが開発される保証はありません。Tranelはそのために業界パートナーを引き付ける必要があるでしょうが、そのようなツールを使用することはかつてほど遠くはありません。
記事、 ウォーターヘンプ（Amaranthus tuberculatus）とパーマーアマランス（Amaranthus palmeri）の男性特有のY染色体領域。 で公開されています 新しい植物学者。
著者には、ジェイコブ・モンゴメリー、 Darci Giacomini、 イリノイ大学のパトリック・トラネル、 マックスプランク発達生物学研究所のデトレフヴァイゲル。このプロジェクトは、USDA国立食品農業研究所とマックスプランク協会によって支援されました。
