さらに、干ばつストレスを特定するのは非常に難しいため、再現性のあるスクリーニング方法を見つけることはほぼ不可能だと考える科学者もいます。しかし、研究者アンドリュー・グリーン氏による最近のパイロット研究は、彼らの考えが誤りであることを証明するかもしれません。

再現性の追求

グリーン氏はこう述べています。「干ばつストレスを集中的に研究する試みはこれまでもありましたが、熱や病気など他の要因と干ばつストレスを区別するのは困難です。」グリーン氏と彼のアドバイザーであるジェラルド・クライテンバーグ博士とアラン・フリッツ博士は、土壌の水ポテンシャル（土壌吸引力）をモニタリングすることが、一貫性と再現性のある処理を施すための唯一の定量化可能な方法だと考えています。均質な生育培地における土壌水分保持曲線の開発により、水分処理を維持することで干ばつストレスを区別できると言うのです。グリーン氏は、「私たちの目標は、遺伝子の組み込み作業を行う前に、それが実際の干ばつ反応であることを確信できる、再現性のあるスクリーニングシステムを開発することです。なぜなら、遺伝子の組み込み作業は非常に長くて面倒なプロセスだからです」と述べています。

なぜ今までなかったのか？

植物育種家であるアンドリュー・グリーン氏は、遺伝学者のほとんどが土壌科学者ではないことが問題だと考えています。「過去の実験では、最も洗練された干ばつスクリーニングは、植物をある一定のレベルまで育て、その後は水やりをやめ、どの植物が最も長く生き残るかを見るというものでした。生理学者と土壌科学者が協力して取り組むアプローチはこれまでありませんでした。そのため、研究者たちは、生物学的に無関係な過酷なストレスを課し、実質的には消耗実験を行ってきたのです。」グリーン氏は、この研究において、土壌をフィードバックメカニズムとして利用し、自然界に存在するストレスレベルを解明したいと考えています。

土壌培地：利点と欠点

土壌の種類の多様性の問題を解決するため、アンドリュー氏と彼のチームは、宇宙やその他の用途で広く研究されている「プロファイル・グリーンズ・グレード」と呼ばれる均質な土壌改良材を選択しました。グリーン氏は、「これは非常に多孔質で粒子径が大きい素材です。実験の最後に植物の根を土壌培地から分離できるため、優れた生育培地です。そして、それらの根を測定、画像化し、収集したデータと併せて研究することができます」と述べています。しかしグリーン氏は、土壌培地の取り扱いは完璧ではないとも付け加えています。透水性の問題があり、培地を綿密に監視する必要があるのです。

この研究のどこがユニークなのか？

グリーン氏は、基質が非常に特殊で、水ポテンシャルと土壌水分センサーが同じ場所に設置されていたため、すべての水分放出曲線が一貫しているかどうかを判断できたと考えています。「これらのコラムを均一な嵩密度になるように詰め込み、散水時には各深さで均一な状態が保たれるように注意しています。これまでのところ、この方法はかなりうまくいっています。水分含有量と水ポテンシャルは、どのコラムでも再現性があります」と彼は言います。

将来の計画

グリーン氏のパイロット・スタディは春に完了し、彼はプロジェクトの拡大版、つまり小麦の野生近縁種を用いた反復試験の準備を進めています。彼は土壌水分センサーを用いて自動灌漑を行うことを目指しています。つまり、コラムの水ポテンシャルに応じて12個のソレノイドバルブが作動し、水を散布して土壌を目標のストレスゾーン、つまり理想的な水ポテンシャルに保つのです。「最終目標」 グリーン氏の研究の最終目標は、野生種の小麦を、農家が栽培できる品種に育てることです。彼はパイロット研究の結果に楽観的です。「これまでに得られたデータは非常に小規模で反復されてもいないのですが、それに基づくと、これらの物質をスクリーニングするための再現可能な方法を開発できると考えています。現在得られているデータと、地中で何が起こっているかについて収集している情報を組み合わせれば、これらの物質を生物学的に重要なストレスゾーンに保つことは可能になると思います」と述べています。

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