2014年3月4日付Genome Biologyのオープン・アクセス論文に掲載された研究論文で、U.S. Forest Service Southern Research Station (SRS) の研究グループがテーダ松 (Pinus taeda) のゲノムのシーケンシング、アセンブリ、アノテーションを報告している。アメリカ合衆国の林業にとってテーダ松はパルプ原料、製材用の最大樹種であり、南部諸州にとっても国全体にとっても経済的に重要な位置を占めている。
University of California, Davisの植物学教授、Dr. David Nealeが、このテーダ松ゲノム・プロジェクトを指導した。SRS Southern Institute for Forest Genetics (SIFG) プロジェクトのリーダーを務めた遺伝学研究者のDr. C. Dana Nelsonは、「テーダ松のゲノムは22ギガ塩基配列の大きさがあり、ヒト・ゲノムの約8倍の規模になるため、このプロジェクトも膨大な作業になった。研究グループがテーダ松をプロジェクトに取り上げたのは、この樹種が経済的に重要であることと、60年にわたるテーダ松育種と品種改良のために何百万本もの苗を管理してきた実績から得られた豊富な知識の蓄積が背景にある」と述べている。
プロジェクトの一環として、研究グループは、南部州のテーダ松に感染するFusiform Rust病と呼ばれる病気に対する耐性を持った遺伝子候補を突き止めた。SIFGの生物学技術者、Katherine Smithは、University of Florida (UF), School of Forest Resources and Conservationの教授とassociate directorとを兼任するDr. John M. Davisと共同で研究を進め、マッピングしたゲノムのセクションを、以前にFusiform Rust病病原菌を接種したテーダ松サンプルのゲノム・セクションと比較した。
UF Genetics InstituteのfacultyおよびExecutive Committeeのメンバーも務めるDr. Davisは、「Fusiform Rust病は南部の松の最大の病気だが病原体と宿主との間に遺伝子レベルの相互作用があり、まったく簡単にはゆかない。そのため唯一現実的な予防対策としては遺伝的な耐性をつくることしかない。この病気は5歳未満の若木に感染し、木を弱らせたり、幹に広がり、これを枯らしてしまう。
薬剤散布は金がかかる上にあまり実用的効果がなく、また環境的にも良くない」と述べている。研究者や育種業者は、抵抗力を持った松苗木の系統を選び出し、林分での植樹のガイドラインとする上で、耐性遺伝子をマーカーとして用いることができる。Dr. Nelsonは、「fusiform rust病原菌はテーダ松のさび病耐性遺伝子を打ち勝つために進化してきた。テーダ松ゲノム・シーケンシング作業で分子レベルの理解が大きく進展したことから、森林管理者も植林地ごとに苗の育ち具合を判断する有効な道具として利用することができるようになった」と述べている。
SIFGがテーダ松ゲノムのシーケンシングに関わるというのは少なくとも20年ほど過去に遡る。当時、SIFGはテーダ松ゲノムのマッピングとシーケンシングの作業迅速化を助けるため、様々な開発を手伝い、それによって木の成長、木の質、環境圧耐性、病気への抵抗力などを決める遺伝子の判定を容易にすることができた。
また、ゲノム・シーケンシング・プロジェクトに用いられた樹木組織を準備し、これを提供、さらにシーケンシング対象のDNAサンプルの品質管理も手がけた。テーダ松ゲノム・プロジェクトはUniversity of California, Davisの研究チームが率い、アセンブリ段階ではJohns Hopkins UniversityとUniversity of Marylandの研究者が率いた。
その他の共同研究機関としては、Indiana University, Bloomington、Texas A&M University、Children’s Hospital Oakland Research Institute、Washington State Universityが参加している。画像はNorth Carolina州の樹齢30年の遺伝子改良テーダ松林 (Photo by Steve McKeand)。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください: Massive Genome of Economically Important Loblolly Pine Sequenced; Candidate Resistance Gene Identified for Fusiform Rust Disease
