キメラ植物-両方の世界のベスト

キメラエッグ&チップ(左写真)とトムタート(右写真)は、近縁種を含む移植片です。 他のキメラは接木がより一般に適用することができれば可能かもしれません。

写真：トンプソン&モーガン

ある植物（御曹司）の芽を切断し、別の植物（台木）に接合または接木することは、何千年もの間、栽培者の慣行であった。 得られたキメラ生物は、所望の特性を有する果物や野菜の繁殖、果実の収穫を容易にするための木の大きさの制御、および破壊的な昆虫であるフィロキセラに耐性のある台木上のエリートワイン品種のサイオンの保存を可能にした。 ほとんどの植物種は、密接に関連する種にいくつかは、自分自身に移植されますが、まれに植物が正常により遠い親戚（に移植されます1）。 この号の698ページでは、 (2)タバコ植物Nicotiana benthamianaと種の広い範囲との間の移植片の確立を促進する重要な酵素活性を同定する。 彼らは、N.benthamianaの組織をインターシオンとして使用して、2つの相容れない種を移植できることを実証している。 これは、キメラを生成することが可能な種の組み合わせを実質的に拡大する可能性がある。

二つの種の間の互換性は、切断境界での成功した移植組合の確立と、複合移植された植物の生存期間の延長に依存する。 女性の花の器官による花粉の自己または非自己としての認識のような他の互換性のない相互作用とは対照的に、移植片の成分間の特定の認識機 しかし、切断された表面の細胞が互いに接着し始め、境界の細胞が分裂して成長し、根から植物の空中部分への水、栄養素、および長距離シグナル分子の輸送に必要な血管系が再接続されることが重要である(1)。 ノタグチ他 細胞間接着を促進するために特定のセルラーゼを関与させる。 セルラーゼがこの生理学的プロセスをいかに促進するかもしれないか残りの質問です。

セルラーゼは、植物細胞壁の主要な足場成分であるセルロースを消化する働きをする(3)が、これにより、血管系の細胞壁またはサイオンと台木との間の他の細胞型の間のセルロースミクロフィブリルのリモデリングと融合を可能にする可能性がある。 別の可能性は、セルロース分解が細胞壁の完全性の監視メカニズムを誘発し、それによって細胞壁の生合成を促進することである（3）。 異なる植物種の細胞壁は非常に異なる組成を有することができるが（3）、セルロースは常にその基質としてセルロースを標的とする酵素活性が分類学的

同じ種の植物間でグラフトを作る能力は、移動タンパク質、メッセンジャー Rna（mrna）、およびsmall Rnaがシグナル伝達分子として同定されたため、植物研究における長距離シグナリングの分野を開いた（1）。 根茎に由来する植物ホルモンflorigenは開花を促進する因子として同定され、strigolactoneは分岐を促進する植物ホルモンとして同定された。 RNAサイレンシングが全身的に広がるメカニズムをグラフトで解明した(1)。 移植片はまた、異なる植物種のゲノム間の生涯にわたる相互作用、根系の構造が植物の活力と健康にどのように影響するか、および新しい作物種の グラフトからの商業的成功の例としては、地面の上の根とトマトの両方からジャガイモを生産する植物であるTomTato、およびジャガイモの台木にナスの御曹司であるEgg&Chips（4）がある（写真を参照）。 トマト、ナス、ジャガイモは、タバコと一緒に、同じ家族、ナス科に属し、したがって、彼らは自然に移植に適しています。

N.benthamianaの御曹司か台木が系統発生的に遠い大豆および菊、また38の顕花植物（被子植物）家族からの代表者に接木できることを示して下さい。 サイオンと台木として使用できる種の組み合わせを拡大することにより、接木技術は、より持続可能な農業フットプリントに貢献し、生物多様性の保

気候変動に伴い、複数の生物的および非生物的ストレス要因が増加しており、多くの農学的および野菜作物の理論的収量と実際の収量の差である収量ギャップを悪化させている。 干ばつまたは病原体耐性または耐塩性台木は、自然にそうまたは遺伝子操作のいずれか、所望の品種の成長範囲を拡大することができます。 このような形質は多遺伝子であり、したがって、簡単に一つまたはいくつかの導入遺伝子を設計することによって対処されていません。 水や温度ストレスに対する樹種の回復力の遺伝的違いは、気候変動の予想される時間スケールでいくつかの種を特に脆弱にするでしょう（5）。 頑丈な台木は、繁殖プログラムが達成できるよりも短い時間枠内で危険にさらされている種を保存するために使用することができます。

写真: THOMPSON&MORGAN

親しみやすさと使いやすさは、互換性のある種のプロセスの自動化とともに、生産者が移植技術を受け入れることを、収量と製品品質を高め、新 移植はまた、遺伝子組み換え生物（Gmo）（のための現在の制限を回避する可能性があり、無性、栄養繁殖技術である6）。 例えば、サイオン品種の土壌媒介性疾患感受性を克服するために遺伝的に改変された台木に移植することは、疾患耐性果実自体が遺伝的に改変されていないため、規制上のハードルを克服する可能性がある(7)。 台木は、サイオン内の遺伝子発現を沈黙させるために全身的に広がる小さなＲｎａを産生するように改変することができ、それによって間接的に植物の 同様に、遺伝子組み換えサイオンは、ジャガイモやキャッサバなどの根または塊茎作物の従来の品種の生産性を高めることができます。 このような導入された植物は、導入遺伝子の流れまたはトランスジェニック産物の脱出に関する懸念に対処する可能性を有する（8）。

残っている重要な技術的問題は、単子葉植物種（エウディコット以外の他のクラスの顕花植物）の接木の失敗である。 小麦、米、トウモロコシは、世界的な人間のカロリーの三分の二を提供する（9）。 これらおよび他の単子葉植物の血管系は他のすべての顕花植物の血管系とは異なり，単子葉植物と真菌植物の間の移植は師部と木部の血管系を再接続する際の解剖学的不適合のために失敗する可能性がある。 寄生植物Strigaは、正常に侵入し、米の血管系に接続するeudicotです。 したがって、寄生の自然なメカニズムを解明することは、有用な洞察を提供する可能性があります（1）。 しかし、単子葉植物のサイオンも単子葉植物の台木にうまく移植することができません。 この制限を理解し、克服することは、将来の世界の食料安全保障を保護するために重要です。

植物は二つの世界にまたがっており、そのルーツは土と水の世界にあり、空中部分は空気と光の世界にあります。 現在のAnthropoceneでは、新しい機械論的理解によって知らされた古代の技術は、植物と人間が両方の世界を最大限に活用するのを助けるかもしれません。