研究者らが、南イタリアの古代オリーブの木に隠された遺伝的多様性を解明

ある研究チームは、イタリア南部のカラブリア州とバジリカータ州各地で採取した古代のオリーブの巨木について、予想以上に高い遺伝的多様性を確認した。

学術誌『Frontiers in Plant Science』に掲載されたこの研究では、両地域から採取した347本のオリーブの木を分析した。その中には172本の記念樹が含まれており、その一部は数世紀にわたり生き延びてきた。

「私たちには並外れた可能性がありますが、その多くは未だ未開拓のままです」――トーマス・ヴァトラノ（農学者、本研究の共著者）

研究者らは、使用した参照データベースのどの栽培品種とも一致しない114の異なる遺伝的プロファイルを特定し、これまで記録されていなかったオリーブの生物多様性の宝庫を明らかにした。

限られた調査範囲にもかかわらず、未同定の遺伝的プロファイルが多数見つかったことから、研究者らは、より広範なサンプリングを行えば、さらに大きな多様性が明らかになる可能性があると見ている。

「豊かな生物多様性が発見されることは予想していたが、これほどの数になるとは思っていなかった。これは印象的で非常に興味深い発見であり、今日のオリーブ産業が直面する課題の解決策となる可能性を秘めた遺伝的潜在力だ」と、農学者であり本研究の共著者であるトーマス・ヴァトラノ氏は『Olive Oil Times』に語った。

約15年にわたり、カラブリア州のほとんど未解明だったオリーブの生物多様性を調査してきたヴァトラノ氏は、気候変動、生産性の課題、そして新たに現れた病原体の出現により、この遺伝的遺産を特定し研究することがますます緊急の課題となっていると述べた。

「生物多様性が私たちを救うと固く信じています」とヴァトラノ氏は語った。「カラブリアへのキシレラ菌の侵入により、その確信はさらに強まりました。この地域に存在する豊富な生物多様性の中から、耐性やその他の有用な特性を示す材料がどこかに必ずあるはずです」

科学者たちは、さまざまな分子マーカーを用いて、木の遺伝的プロファイルを特定し、母系を辿り、生殖的な適合性を判断した。

樹冠と台木の遺伝的構成を比較することで、彼らは数世紀にわたる接ぎ木や選抜の慣行の証拠も明らかにした。

「このプロジェクトの間、私はカラブリア州を北から最南端までくまなく巡り、おそらくそこに存在するものの30パーセントほどを収集できたと思います」とヴァトラノ氏は語った。「ですから、まだ発見されていないものがどれほど残っているか、想像がつくでしょう。」

新たに特定された遺伝的特徴について、ヴァトラノ氏は、未同定の遺伝子型を自動的に新しい品種とみなすべきではないと強調した。

「ある遺伝子型が未登録である、あるいはこれまで同定されていなかったと言う場合、それはその遺伝子プロファイルが国際的な参照データベースと一致しないことを意味します」と彼は述べた。 「それは新しい個体かもしれないし、オレアスター（野生オリーブ）かもしれない。あるいは、長い年月をかけて地域の人々にとって重要な存在となり、その起源を知らずにオリーブオイルの原料として使われてきた植物かもしれない」

この遺伝子解析は、同地域におけるオリーブ栽培の歴史にも新たな詳細をもたらした。

ヴァトラノ氏は、カラブリア州コゼンツァ地域にあるアルベレシェのコミュニティ、サンタ・ソフィア・デ・エピロで収集された資料に言及した。この地域では、地元の人々が何世代にもわたってオリーブを栽培してきた。

「これらの植物の1つが、何世紀も前にアルベレシェのコミュニティによって持ち込まれたものかもしれない――誰が知るだろうか」と彼は述べ、14世紀から15世紀にかけてバルカン半島から南イタリアへ移住した人々の流れに言及した。 「地元の人々が今でもオリーブオイルの製造に使用している木があるが、その起源についてはまったくわかっていない」

この研究は、歴史的な接ぎ木の実践と一致する遺伝的証拠も提示し、隠れた多様性が、木々の目に見える実をつける部分だけに限定されていないことを示した。

研究者らは、樹冠と台木の遺伝的プロファイルが異なる34例を特定した。また、台木にのみ見られる未登録の遺伝子型を35種発見しており、これは古代のオリーブの木が、その上に生育する栽培品種にはもはや見られない遺伝物質を保存している可能性を示唆している。

研究者らは、葉緑体に含まれるDNAを分析することで、樹木の母系的な遺伝系統を追跡した。葉緑体は、その遺伝物質を用いて母系遺伝を追跡できる細胞構造である。これにより、E1およびE2として知られる2つの主要な系統を区別することができた。

栽培樹冠は主にE1系統に属しており、これは東地中海地域に関連し、栽培オリーブに広く見られる系統である。しかし、多くの台木は、中・西地中海地域の在来オリーブ個体群に関連するE2系統を保持していた。

研究者らによると、この分岐は、地元の環境に適応済みの在来の野生オリーブの木に、選別された栽培品種を接ぎ木してきた何世代にもわたる農家の慣行と一致している。

最も特異な発見の一つは、多倍体の可能性を示す証拠が見られたカラブリア産の3本のオリーブの木だった。

オリーブの木は通常二倍体であり、その細胞は両親からそれぞれ1セットずつ受け継いだ2組の染色体を有している。対照的に、多倍体植物は追加の染色体セットを有している。

研究者たちは、木々の染色体を直接数えていなかったため、この発見を「推定多倍体」と慎重に表現した。

その代わりに、この兆候は遺伝的プロファイルから得られた。通常、二倍体の植物は各マーカーにおいて2つ以上の対立遺伝子（同じDNA領域の異なるバージョン）を示すことはないが、これら3本の木は、調査した10のマーカーのうち8つで2つ以上の対立遺伝子を示した。

実験室での誤りを排除するため、研究者らはDNAを3回に分けて抽出し、増幅と遺伝子解析を2回ずつ実施したが、一貫して同じパターンが得られた。

また、樹冠と台木の遺伝子プロファイルが同一であることも判明しており、これらの木は遺伝的に異なる台木に接ぎ木されたものではなく、自らの根で生育していたことを示唆している。

この発見が確認されれば、それは異例のこととなる。なぜなら、栽培オリーブは一般的に二倍体種と見なされているのに対し、多倍体であることが確認された事例は、主に地理的に隔離された他のオリーブの亜種で報告されているからである。

研究者らはまた、サンプリングした木々の生殖適合性グループも特定した。

オリーブの木には「二対立遺伝子型自家不和合性」として知られる生殖メカニズムがあり、これによりG1とG2の2つの適合性グループに分類される。 同じグループに属する木々は生殖的に不適合であり、G1の木からの花粉は通常、別のG1の木を受精させることができず、同様にG2の木も通常、別のG2の木を受精させることができない。その代わりに、反対のグループに属する木々の間で受精が成功する。

研究者らは遺伝子マーカーを用いて、この2つの地域間に明確な違いがあることを突き止めた。バジリカータ州ではG1が圧倒的に優勢で、185本の木がG1、64本がG2に分類された。一方、カラブリア州ではそのパターンが逆転し、62本がG2、36本がG1に分類された。

この発見は、地域のオリーブ個体群がどのように形成されたかを理解するだけでなく、実用的な意義も持っています。

オリーブ品種の生殖適合性グループを把握することで、栽培者は果樹園に適切な受粉樹を確保し、着果不良のリスクを低減することができる。また、この情報は、育種プログラムを通じて新品種を開発する際、研究者が互いに適合する親株を選定する上でも役立つ。

さらに広範な遺伝子解析により、南イタリアのオリーブ個体群が決して孤立していたわけではないことも明らかになった。現地の個体群は、他の地中海地域の個体群、特にギリシャやアルジェリアの個体群と遺伝的な親和性を示しており、この傾向は、地中海全域にわたる植物材料の移動と交流の長い歴史と一致している。

「調査すべきことは山ほどある」とヴァトラノ氏は述べた。「我々は、古代の野生オリーブや、ギリシャの品種に関連する台木、そして東地中海に関連する材料を発見した。これらすべてが、オリーブの家畜化の長い過程や、植物材料の東から西への移動を再構築するのに役立つ。」

ヴァトラノ氏にとって、こうした多様性を解明することは、農業史の再構築にとどまらない意義を持つ。

「気候変動が、種としてのオリーブの木そのものの生存を必ずしも脅かすわけではありません」とヴァトラノ氏は述べた。「この植物は極端な干ばつを乗り切れるかもしれませんが、果実を落としてしまう可能性があり、そうなれば生産は途絶えてしまいます。私たちが守らなければならないのは、農業生産なのです」

「私たちには並外れた可能性がありますが、その多くは未開拓のままです」と彼は付け加えた。「高密度栽培に適した品種や、有用な生育習性を持つ品種、あるいはクローン台木の開発に利用できる材料が存在するかもしれません。私たちは膨大な生物多様性を有していますが、それについてまだ知られていることはあまりにも少ないのです。」

ヴァトラノ氏によれば、次のステップは、遺伝的特徴の解明だけで調査を終えるのではなく、調査で特定された材料を保存・評価することであるべきだという。

「遺伝資源の野外コレクションを確立し、これらの植物を増殖させて、研究に着手すべきです」と彼は述べた。「海辺で生育し、極端な塩分ストレスに耐性があると思われる植物や、矮性台木としての可能性を秘めた古代のオレアスター、その他研究に値する材料が存在します。研究はここで止めてはなりません。」

ヴァトラノ氏は、この研究で特定された遺伝資源の一部が、その農学的価値が十分に理解される前に失われてしまうのではないかと懸念を表明した。

「これが私の懸念です」と彼は語った。「我々はこれらすべての材料を特定しましたが、今はそれらを保存し、研究する必要があります。まだやるべきことは山ほどあります。」