科学者が世界最古の作物の一つの起源を解明

Jul 20, 2023

カールスルーエ工科大学2023年4月17日

世界最古の作物のひとつであるグレープバインには、進化と栽培化の複雑な歴史があり、その起源は紀元前 11,000 年の南コーカサスにまで遡ります。 多国籍研究ネットワークは、3,500本以上のブドウの木から採取したDNAサンプルを利用して、ブドウの木の最も詳細な進化モデルを明らかにし、ブドウがどのようにして気候変動を乗り越え、人類の移住運動を通じてアジアから遺伝子を集めてきたのかを明らかにした。

グレープバインは、世界最古の作物の一つとして長い歴史があります。 ブドウから作られるワインは、世界的に取引される最も初期の商品の 1 つであり、文化、思想、宗教の交換において重要な役割を果たしました。 氷河期の終わりに、ブドウの木はヨーロッパの野生のブドウから始まりました。 現在、この野生のブドウの現存個体群はわずか数本だけが残っており、そのうちの 1 つはカールスルーエ市とマンハイム市の間のライン川沿いのケッチュ半島で見られます。

野生のブドウの栽培化の正確な起源と何千ものブドウ品種の進化は、先史時代に失われ、謎に包まれたままです。 しかし、ブドウは重大な気候変動にも耐え、初期の人類の移住を通じてアジアから遺伝物質を獲得したことが知られています。 それでも、ワイン生産に使用されるブドウと食用ブドウが同じ起源を持つかどうかという疑問はまだ解決されていません。

「数年前から、現在のシルクロードがかつてはワインロードだったことが知られています。アルコールを表す中国のシンボルは、グルジアのワイン水差し、いわゆるケヴリに由来しています」と、KITのジョセフ・ゴットリープ・ケルロイター研究所のピーター・ニック教授は説明する。植物科学 (JKIP)。 ブドウのゲノムを決定する以前のプロジェクトですでに中国の研究者と協力していたニック氏は、以前のシルクロードに沿ってブドウの木を収集し、そのゲノムを分析することを提案した。

ブドウの木（左から山ブドウ、生食用ブドウ、ワイン生産用ブドウ）は、何千年もの間、文明とともにありました。 ゲノムプロジェクトにより、ブドウの起源と進化が明らかになりました。 クレジット: Karlheinz Knoch、KIT

Nick's idea gave rise to a network of researchers from 16 countries, who contributed not only wild vines and old speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">species from their regions but also knowledge of their origin and history. Under most difficult circumstances resulting from the global political situation, DNADNA, or deoxyribonucleic acid, is a molecule composed of two long strands of nucleotides that coil around each other to form a double helix. It is the hereditary material in humans and almost all other organisms that carries genetic instructions for development, functioning, growth, and reproduction. Nearly every cell in a person's body has the same DNA. Most DNA is located in the cell nucleus (where it is called nuclear DNA), but a small amount of DNA can also be found in the mitochondria (where it is called mitochondrial DNA or mtDNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">1000種以上の野生種を含む3500本以上のブドウのDNAサンプルが、雲南農業大学の生物資源の保存と利用のための国家重点研究所に送られた。

そこで、ウェイ・チェン博士の指導の下でゲノムが解読され、これまでにブドウの進化と家畜化に関する最も詳細なモデルが生成されました。 その結果、多くの新たな知見が得られました。 さて、ワイン栽培の起源は、紀元前 11,000 年以前の南コーカサスにまで遡ることができます。 つまり、ワインはパンよりも古いということになります。 ワイン醸造技術は急速に地中海を越えて西に広がりました。

短期間のうちに、地元の野生のブドウとの交配により、挿し木を使用して再生産された多種多様なブドウの木が生み出されました。 約7000年前、中東で、大きなベリーの種が食用のブドウの木に発展しました。

家畜化には気候変動、つまり氷河期の終わりと、紀元前8000年から紀元前4000年の間の暖かく湿った大西洋の気候変動が伴った。その結果生じた人類の移住運動は、ブドウの木のゲノムにその痕跡を残した。 たとえば、ドイツ南西部の中世のブドウの木には、アゼルバイジャンと中央アジアのブドウの遺伝子が含まれています。

KIT は、このゲノム プロジェクトの基礎となるアイデアに貢献しただけでなく、ヨーロッパの野生のブドウや数年前まで絶滅したと考えられていた非常に古い中世の種の世界的にもユニークなコレクションにも貢献しました。

「さまざまなブドウの木を探すのはとてもスリリングでした」とニックは言います。 「多くのブドウの木はクリミアのマガラッハのコレクションから来たものです。2014年のロシア併合後、ウクライナの研究者たちは逃亡し、ブドウの木と同様に現在では世界中に分布しています。」

ニックはロシア語を話すソーシャルネットワークで同僚を探し出し、中国の研究チームに連絡を取った。 ゲノムプロジェクトはブドウの歴史に光を当てるだけでなく、未来にも関連すると彼は言う。 「私たちは種の生物多様性全体を記録しただけでなく、より具体的に使用するためにすべての遺伝情報を所有するようになりました。」

Interreg Upper Rhine Project KliWiReSSe では、野生のブドウの気候回復力遺伝子と現在栽培されているブドウの木を交配して、気候変動の影響に対する耐性を高めています。

参考文献：「ブドウの進化における二重家畜化と形質の起源」Yang Dong、Shengchang Duan、Qiuju Xia、Zhenchang Liang、Xiao Dong、Kristine Margaryan、Mirza Musayev、Svitlana Goryslavets、Goran Zdunić、Pierre-François Bert、Thierry Lacombe、Erika 著モール、ピーター・ニック、カハ・ビツキナシビリ、ジェルジ・デネス・ビストレイ、エリアシフ・ドロリ、ガブリエラ・デ・ロレンツィス、ホルヘ・クーニャ、カルメン・フロレンティーナ・ポペスク、ローザ・アロヨ＝ガルシア、クレア・アーノルド、アリ・エルグル、イーファン・ジュー、チャオ・マー、シュフェン・ワン、シーキ・リウ、リウタン、チュンピン ワン、ダーウェイ リー、ユンビン パン、ジンシアン リー、リン ヤン、シュージェン リー、グイシェン シャン、ジジャン ヤン、バオジェン チェン、ジャンウー ダイ、イー ワン、アルセン アラケリアン、ヴァリス クリエフ、ゲンナディ スポタール、ナビル ジロレ、セルジュ デルロ、ナタリー・オラット、パトリス・ディス、セシル・マルシャル、ゴーティエ・サラ、ヴァレリー・ラウクー、ロベルト・バシリエリ、フランコ・ロッケル、ピンイン・グアン、アンドレアス・ユング、ミヒャエル・リーマン、レヴァン・ウジマユリゼ、テクレ・ザカラシヴィリ、デヴィッド・マグラゼ、マリア・ホーン、ギゼラ・ヤーンケ、エルジェベト・キッス、タマス・ディーク、オシリット・ラヒミ、サリエル・ヒュブナー、ファブリツィオ・グラッシ、フランチェスコ・メルカーティ、フランチェスコ・スンセリ、ホセ・エイラス＝ディアス、アナマリア・ミラベラ・ドゥミトル、デヴィッド・カラスコ、アルベルト・ロドリゲス＝イスキエルド、グレゴリオ・ムニョス、タメル・ウイサル、ジェンギズ・オゼル、ケマル・カザン、メイロン・シュー、ユユエ・ワン、Shusheng Zhu、Jiang Lu、Maoxiang Zhao、Lei Wang、Songtao Jiu、Ying Zhang、Lei Sun、Huanming Yang、Ehud Weiss、Shiping Wang、Youyong Zhu、Shaohua Li、Jun Sheng、Wei Chen、2023 年 3 月 2 日、Science.DOI : 10.1126/science.add8655