新たな作物種の誕生につながる植物交配の分子機構を解明(Plant Breeding Discovery Could Pave Way for New Crop Species)

2025-11-20 カリフォルニア大学アマースト校

マサチューセッツ大学アマースト校(UMass Amherst)の研究チームは、植物育種の新たな可能性を開く発見を行い、これまで交配できなかった植物同士を組み合わせて新しい作物種を生み出せる道を拓いたと発表した。多くの植物では、種間交雑を阻む「受粉後の生殖障壁」があり、異なる種の花粉が受精しても胚が早期に停止・崩壊してしまう。本研究では、野生トマト属植物を用いて、胚が発生初期に失われる主因が“母親側の遺伝子による胚の栄養供給不足”にあることを特定。研究者は胚発生を支える栄養組織(胚乳)に着目し、特定遺伝子の発現量の調整により、従来拒絶されていた異種間交雑でも胚が正常に成長できることを実証した。これにより、従来は交配不可能とされてきた野生種の有用形質(耐乾性・病害抵抗性など)を栽培作物へ導入できる可能性が広がる。研究チームは、この仕組みが多くの植物種に共通するとみられ、新しい作物創出や気候変動に強い農業品種の開発に大きく貢献するとしている。

<関連情報>

アブラナ科全種の花粉シグナルがアブラナ科種間の柱頭障壁を制御する Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species

Yunyun Cao, Xiaoshuang Cui, Yinqing Yang, Lianhui Pan, […] , and Qiaohong Duan
Science Published:20 Nov 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.ady2347

Abstract

Pre-zygotic interspecific incompatibility prevents hybridization between species limiting interbreeding strategies for crop improvement using wild relatives. The Brassica rapa female self-incompatibility determinant, S-locus receptor kinase (SRK), recognizes interspecific pollen. Here we report the discovery of a pan-Brassicaceae SRK-interacting Interspecific Pollen Signal (SIPS). On B. rapa stigmas, SIPSs from Arabidopsis and other Brassicaceae species target BrSRK and recruit the female fertility regulator FERONIA receptor kinase to increase stigmatic reactive oxygen species and reduce interspecific pollen viability. Arabidopsis sips pollen failed to trigger the interspecific incompatibility responses. Unlike self-incompatibility, which is controlled by the polymorphic S locus, different genetic variants of SRK interacted comparably with SIPS. This study establishes SIPS-SRK as a Brassicaceae-specific ligand-receptor pair that broadly maintains the stigmatic interspecific barrier in self-incompatible species.