気候変動に強い小麦を：ゲノムに隠された「多様性」を解明する新技術
世界で最も重要な主食作物の一つである小麦。しかし、地球規模の気候変動が深刻化する中、この小麦を将来にわたって安定的に供給し続けることは大きな課題となっています。その解決の鍵は、小麦自身の非常に複雑な「ゲノム（全遺伝情報）」に隠されていました。最新の研究により、小麦が持つ遺伝子の使われ方（RNAの活動）には、これまで知られていなかった「隠れた多様性」があることが判明しました。この新しい知見が、気候変動に適応できる未来の小麦開発を加速させるかもしれません。
小麦は非常に大きく複雑なゲノムを持っています。研究者たちは、異なる品種が異なる方法でその遺伝子を使用できることを見出しました。DNA（デオキシリボ核酸）からの指示を運ぶ分子であるRNA（リボ核酸）を研究することで、どの遺伝子がいつ活性化しているかを見ることができます。この遺伝子活性を初めてマッピングすることにより、研究者たちは国際的な小麦育種プログラムを加速させ、急速に深刻化する気候緊急事態に適応できる新しい小麦品種を開発することが可能になります。小麦は世界で最も広く栽培されている作物で、年間2億1500万ヘクタール以上で栽培されています。増加する世界人口の需要に応えるため、植物育種家は今後40年以内に小麦生産を推定60%増加させるという課題に直面しています。
小麦のパントランスクリプトームは、この課題に対応するのに役立つ強力なツールを提供します。これにより、植物育種家は収量の向上を加速させ、気温の上昇、水不足、劣悪な土壌の質によりよく対処できる、より強靭な小麦品種を開発することができます。重要なことに、これは生物多様性の損失や汚染に関連する肥料への依存を高めることなく達成できます。
この新しい研究は、2025年10月6日に『Nature Communications』誌に掲載されました。このオープンアクセス論文のタイトルは「De Novo Annotation Reveals Transcriptomic Complexity Across the Hexaploid Wheat Pan-Genome（デノボアノテーションが明らかにする六倍体小麦パンゲノム全体のトランスクリプトームの複雑性）」です。
アールハム研究所の上級ポスドク研究員であり、共同筆頭著者であるレイチェル・ラショルム＝ピルチャー博士（Rachel Rusholme-Pilcher, PhD）は、次のように述べています。「私たちは、現代の小麦の多様性にまたがる隠された多様性の層を明らかにしました。この多様性は、このような広範な地球環境における小麦の成功の基盤となっている可能性が高いです。」
「私たちは、遺伝子群がどのように調節ネットワークとして連携して遺伝子発現を制御するかを発見しました。私たちの研究により、これらのネットワーク接続が小麦の品種間でどのように異なるかを調べることができ、小麦の強靭性を高める上で重要となり得る遺伝的多様性の新たな源が明らかになりました。」
さらに、この研究は世界中の小麦研究コミュニティにとって重要なリソースを生み出しました。これは、国内および国際的な協力と新しい技術が、いかにして世界の食料安全保障における科学的ブレークスルーにつながるかを示す明確な例です。
未開発の遺伝的多様性の多くは、100年以上にわたる現代の育種と10,000年以上にわたる栽培によって形成され、小麦が時間をかけて異なる環境に適応してきた経緯に由来する可能性があります。
ヘルムホルツ・ミュンヘン（Helmholtz Munich）の植物ゲノム・システム生物学グループの副グループリーダーであるマヌエル・シュパナグル博士（Manuel Spannagl, PhD）は、次のように述べています。「新しい発現アトラスにより、私たちは小麦品種の遺伝子含有量を独立して予測し、比較することができました。私たちはそれらの遺伝子予測をパントランスクリプトームデータと共に使用し、品種間でのプロラミン（prolamin）スーパーファミリーおよび免疫反応性タンパク質の顕著な変動を特定しました。」
トランスクリプトアイソフォームシーケンシング（Transcript isoform sequencing）とデノボアノテーション（de novo annotation）は、アールハム研究所のテクニカルゲノミクス・アンド・コアバイオインフォマティクスグループ（Technical Genomics and Core Bioinformatics Groups）によって、BBSRC（英国生物工学・生物科学研究会議）が資金提供するトランスフォーマティブ・ゲノミクスにおける国立バイオサイエンス研究基盤（National Bioscience Research Infrastructure in Transformative Genomics）を通じて実施されました。
アールハム研究所のテクニカルゲノミクス責任者であるカリム・ガルビ博士（Karim Gharbi, PhD）は、次のように述べています。「この研究は、新しい生物学、この場合は以前には記録されていなかった隠された機能的多様性を明らかにする技術の力を示しています。小麦のパンゲノミクスリソースは急速に成長しており、さらに多くの多様性が発見されるのを待っています。」
この研究は、国際10+小麦ゲノムプロジェクト（International 10+ Wheat Genome Project）の一環として実施され、オーストラリア、日本、フランス、ドイツ、スイス、米国、英国、サウジアラビア、カナダを含む国々の科学者の世界的な協力が含まれていました。
アールハム研究所について
アールハム研究所（The Earlham Institute）は、ゲノミクスのレンズを通して自然界を理解することに焦点を当てた、生命科学研究、トレーニング、イノベーションのハブです。 地球上の生命の広範な側面を受け入れ、私たちの科学者は、生命システムを解読し、生物学についての予測を行うために必要な最新のツールとアプローチの開発とテストを専門としています。 アールハム研究所はノリッジ・リサーチ・パーク（Norwich Research Park）内に拠点を置き、BBSRC（英国生物工学・生物科学研究会議）から戦略的資金提供を受けている8つの研究所の1つであるほか、他の研究資金提供者からも支援を受けています。
ヘルムホルツ・ミュンヘンについて
ヘルムホルツ・ミュンヘン（Helmholtz Munich）は、主要な生物医学研究センターです。その使命は、急速に変化する世界において、より良い健康のための画期的な解決策を開発することです。学際的な研究チームは、特に糖尿病、肥満、アレルギー、慢性肺疾患の治療と予防といった、環境要因によって引き起こされる疾患に焦点を当てています。人工知能とバイオエンジニアリングの力を活用し、研究者たちは患者へのトランスレーション（橋渡し研究）を加速させています。ヘルムホルツ・ミュンヘンは約2,500人の従業員を擁し、ミュンヘン/ノイヘルベルクに本部を置いています。ドイツ最大の科学機関であるヘルムホルツ協会（Helmholtz Association）のメンバーであり、同協会は43,000人以上の従業員と18の研究センターを擁しています。
