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猛暑がオオムギの収量を脅かすが、解決策は存在する

世界的な気温上昇は、作物の生産性と品質を大幅に低下させ、オオムギも例外ではない。この穀物は、家畜の飼料やビールの製造に不可欠な存在だが、過度の高温によってその成長が阻害される。熱波は、細胞膜にダメージを与え、タンパク質を変性させ、細胞に有害な活性酸素種の生成を増加させる。これらの障害は、光合成と植物の生殖を妨げ、収量の大幅な損失を引き起こす。

これを解決するために、生理的および分子レベルのメカニズムが研究されている。生理的アプローチの面では、播種時期の最適化により、オオムギは開花期や粒充実期といった重要な時期に激しい高温を回避できる。適切な灌漑と厳格な肥料管理は、水分と栄養分を適切に維持することで、植物が高温に耐えるのを助ける。また、有益な菌類や細菌の接種は、オオムギの成長を促進し、ストレスに対する防御システムを強化することで、耐性を高める。

一部のBacillus菌などの微生物は、植物ホルモンを生成し、窒素を固定することで、栄養素の吸収を促進する。また、これらは活性酸素種を中和し、高温ストレス下の植物におけるイオン不均衡の原因となる。

分子レベルでは、大きな進展が見られる。モデル植物であるシロイヌナズナなどで特定された耐熱性遺伝子が、オオムギに導入された。例えば、野生オオムギ由来のHvGST4遺伝子は、シロイヌナズナで過剰発現させられた結果、高温だけでなく、乾燥、塩分、寒冷に対する耐性も向上した。この遺伝子は、グルタチオンという天然の抗酸化物質の生成を促進し、細胞を保護する。また、コムギ由来のTaHsfA6b遺伝子は、遺伝子編集によってオオムギに組み込まれ、通常の特性を損なうことなく、高温に耐える能力を強化した。

研究者はまた、耐熱性に関連する遺伝子領域（QTL）を特定した。このうち3つの領域は、120種類のオオムギにおける高温ストレス耐性と関連しており、他の10の領域は、耐性と穀粒の品質の両方に影響を与える。これらの発見により、ゲノム選抜技術を用いて、DNAを分析し、植物の性能を予測することで、より頑強な品種を選抜できる。

CRISPRによる遺伝子編集は、DNAを精密に修飾する方法であり、有望な展望を提供する。これは、特定の遺伝子をターゲットにしてオオムギの耐性を向上させ、望ましくない突然変異を導入することなく改良できる。このように修飾された品種は、ストレス時に細胞を保護する熱ショックタンパク質をより多く生成する。

最後に、サーマル・プライミングと呼ばれる農業技術がある。これは、若い苗を一時的に中程度の高温にさらすことで、後により高い温度に耐えるように準備する方法である。この技術は、抗酸化酵素や保護タンパク質の生成などの防御メカニズムを活性化し、細胞のダメージを最小限に抑える。

これらの進歩と最適な作物管理を組み合わせることで、気候変動にもかかわらず、オオムギの生産性を維持し、さらには向上させることが可能となる。現在、一部の地域では猛暑時に最大50%の損失が生じているが、これらの取り組みにより損失を削減し、オオムギに依存する産業に安定した供給を確保できるだろう。

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Mentions des sources

Publication citée

DOI : https://doi.org/10.1007/s44372-026-00718-6

Titre : Evaluation of molecular and physiological mechanisms underpinning heat stress tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): an approach towards heat resilient barley production

Revue : Discover Plants

Éditeur : Springer Science and Business Media LLC

Auteurs : Ali Hasnain; Muhammad Naveed Anjum; Zahid Mehmood; Adeel Mustafa; Muhammad Umer Farooq Awan