日本ではなじみの薄い高アルミ土壌での小麦の栽培におけるGMの重要性は次第に認識され実用段階に近づきつつあります。 アルミは土壌鉱物中に多量に含まれる元素でケイ素とならんで世界中の土壌元素の主成分の一つですが、普通は溶け出すことはありません。 ところが、土壌が強い酸性になると、アルミを含む土壌鉱物が分解しその成分のアルミがイオンとして溶け出し、作物の生長を著しく阻害します。 日本では、お茶などが栽培される雨によりアルカリ分が溶け去り酸性になった土壌などがこれにあたり、アルミイオンを吸収しても成育できるお茶などが栽培されています。 アジサイの花が酸性土壌で色が濃くなるのもこの溶け出したアルミが吸収され花色素と結合して花弁に多量にたまって色彩を変えるからです。 酸性によるアルミの溶出が強烈な作物栽培不適な土壌は世界の土壌の2−3割を占めるとまで言われる深刻な問題で、特に後発国で人口が急増している地域に集中(そういう地域は農業が難しくもともと、人があまりいなかった)していることもあり、かなり重要な問題です。 また、工業化による酸性雨や耕地の疲弊により、豊かな農業地域でも土壌の酸性化によるアルミの害が深刻化しているところもあります。

  しかし、植物の中にはアルミを無毒化することによってこのような酸性土壌に適応し成育するものがあります。 小麦にも耐性系統はありますが、その利用は限定されており、幅広い品種に適応することは困難です。 そこで登場するのが、生物種を変えることなくこういった耐性を導入できる遺伝子組換えの耐性育種への応用です。 このためには、アルミ耐性の遺伝子レベルの研究が不可欠ですが、長年にわたる研究の結果、遺伝子レベルでかなり解明が進みいくつかのGM作出が試みられる段階となったわけです。

http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec01/wheat1201.htm

BREEDING ALUMINUM TOLERANCE INTO WHEAT
December 27, 2001
ARS News Service
(Via Agnet)

Increasing wheat yields at the present rates, on the world's richest soil, may not be enough to provide adequate nourishment to people in countries with rapidly growing populations, according to an Agricultural Research Service geneticist in Columbia, Mo. The world's less productive soils must also produce much higher wheat yields to feed the world population, projected by the United Nations to hit 9 billion people in 2040, according to J. Perry Gustafson at the ARS Plant Genetics Research Unit in Columbia. Increasing dependence will be placed on acidic, high-aluminum soils. Aluminum, found mostly just below the topsoil, impairs plant growth on nearly 2.5 billion of the world's 8 billion acres of cropland, including 86 million U.S. acres. When soils are acidic, more aluminum is available in the soil and plant growth is restricted. Gustafson wants to help plant breeders develop new wheat varieties with genes enabling plants to yield abundantly on this type of soil. Another way to increase yields, beside breeding, is to add lime to deacidify soils, but hauling lime long distances is expensive. In researching ways to tap into genetic resources for improving aluminum tolerance, Gustafson and colleagues have identified a major wheat gene for aluminum tolerance, found between two closely situated marker genes. Wheat breeders can now select breeding lines that have these markers in order to breed for aluminum tolerance. This marker- assisted selection may halve the current 10 to 15 years it takes to develop a new variety. Also, borrowing genes from another cereal, rye, may be wheat's best hope for surviving on acidic, high-aluminum soils. The research on mapping rye genes may help breeders place desirable rye genes into wheat-rye crosses without sacrificing wheat's desirable agronomic and food qualities. Gustafson has found molecular markers in rye that are closely linked to the aluminum tolerance genes and can help transfer desirable rye genes into wheat. A more detailed story on the research is in the December issue of Agricultural Research magazine on the web at: http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec01/wheat1201.htm
ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.
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