地元の食料品店の農産物コーナーを歩いていると、チェリー、ブドウ、洋ナシの形から巨大なビフステーキや家宝に至るまで、まばゆいばかりの種類のトマトを見つけることができます。カボチャ、ジャガイモ、キュウリ、葉物野菜も同様です。この多様な色、形、大きさの恵みは自然選択の結果ではなく、むしろ人間の選択の結果です。
何千年もの間、農家や植物育種家は果物や野菜の有用な突然変異（よりおいしい果物、より良い収量、新しい形）を発見し、従来の育種技術を通じてそれらの形質を保存してきました。このプロセスはゆっくりと進みますが、異なる株を何度も掛け合わせれば、最終的には独自の品種と呼べるほど新しくて市場性のあるものが生み出される可能性があります。
このゆっくりと着実に行われてきた従来の育種プロセスは、遺伝子地図作成の進歩によって大きく後押しされようとしています。トマトやキュウリのゲノムを入手できれば、植物育種家は、トマトが梨の形になるか丸い形になるかを知るために、トマトが実を結ぶまで何ヶ月も待つ必要がありません。その代わりに、特定の果物の形、大きさ、色をコードする苗木の DNA から証拠となるマーカーを探すことができます。この「マーカー支援選抜」技術は、従来の植物育種プロセスを何年も短縮できると期待されています。
エスター・ファン・デル・クナープは、植物の DNA がその果実を温室キュウリのように細長く成長するように、またはビーフステーキトマトのように丸くずんぐりした形に成長するように正確にどのように指示するのかについて、遺伝子研究の最前線に立っています。ジョージア大学では、ポスドクと学部生がトマトを半分にスライスし、フラットベッドスキャナーに置き、さまざまな遺伝子の組み合わせによって生じる正確な形状とサイズを測定します。
2018年11月9日にジャーナルに掲載された論文で、ファン・デル・クナープ博士は、果物や野菜を丸くしたり、長くしたりするのに重要な役割を果たすと思われる2つの遺伝子ファミリーの発見を発表した。果物や野菜は厳密に言えば植物の食用器官であり、それらの器官は細胞分裂によって成長し、発達します。
「長い形や丸い形など、特定の形を作るには、細胞分裂の特定のパターンが必要です」とファン デル クナープ氏は説明します。 「細胞は水平に分裂するか、垂直に分裂します。」
それは理にかなっています。器官の細胞が中央で分裂して水平方向に分裂すればするほど、より多くの組織が水平方向に蓄積され、より太くて丸い果実が形成されます。
ファン・デル・クナープと彼女の同僚がトマトのゲノムで発見したのは、細胞に垂直パターンで分裂するよう指示するタンパク質の生成に関与していると思われる、OVATEと呼ばれる特定の遺伝子である。より多くの細胞が左右に分裂すると、成長パターンにより細長い果実が生成されます。 OVATE は、完全に丸いミニトマトと洋ナシの形をしたトマトの違いです。
ファン・デル・クナープ氏によれば、ペルー、エクアドル、メキシコで見られる在来品種と同様、野生のトマトは常に小さくて丸い。つまり、洋ナシ形やその他の細長いトマトは後から現れた突然変異であるということだ。 1930 年代に遡ると、植物生物学者は伸長突然変異を OVATE と呼んでいましたが、その背後にある実際の遺伝的メカニズムについては何の手がかりもありませんでした。
van der Knaap は、OVATE タンパク質と、OVATE と相互作用する TRM と呼ばれる別のタンパク質ファミリーを同定したので、マーカー支援選抜を使用している植物育種家に別のツールを提供します。 OVATE および TRM マーカーが存在する場合、果実は確実に細長くなります。どちらかが欠けている場合は、元の丸に戻ります。ファン・デル・クナープ氏は、これにより育種プロセスがスピードアップされ、生産者は収量や害虫抵抗性など、1つまたは2つの遺伝子に簡単には結びつかない、より難しい形質に集中できるようになるだろうと述べている。
さて、ここで問題は、植物遺伝学のこれらの進歩は、あなたの農産物売り場にすぐに四角いトマトやピラミッド型のカボチャが並ぶことを意味するのかということです。その可能性は低いとファン・デル・クナープ氏は言うが、それは技術的に不可能だからではない。彼女によると、トマトのゲノムには奇妙な突然変異が大量に存在し、その結果、奇抜な見た目の果物が誕生するという。そして、これらの突然変異は自然に発生するものであるため、研究室で分離して複製することができます。
しかし、四角いトマトやその他の変わった形の果物には2つの問題がある、とファン・デル・クナープ氏は言う。まず、GMOの問題があります。植物育種家が遺伝子編集を利用して食用植物の遺伝子を直接調整したり置き換えたりする場合、その株は GMO とみなされ、人々は食品中の GMO に恐怖を感じます。
第二に、真新しい形の果物や野菜は単純に味が悪い可能性があります。
「いくつかの突然変異は非常に奇妙なので、他の多くの問題を抱えているため、栽培者はそれを栽培しません」とファン・デル・クナープ氏は言う。 「1つの植物に数個しか果実がつかないか、味がひどいです。本当に奇妙な形の果実を育てると、ホルモンのバランスが崩れてしまうからです。あまりジューシーで美味しくないかもしれません。」
本当に四角いトマトを育てたいのなら、日本人がトマトを栽培するように、その周りに箱を置けばいい、とファン・デル・クナープ氏は言う。 「それは高級トマトでしょう」と研究者は言う。 「お金を払いたいかどうかわかりません。」
スタッフは、手作りのプラスチック製の箱の使い方についての説明書とビデオを投稿しました。
