リンゴ品種における倍数性の影響

植物の染色体の完全なセットの数はさまざまなんだ。これを倍数性レベルって呼ぶんだよ。植物ではよく見られることで、進化や繁殖、農業改善に影響するんだ。植物は、1セット（単相）から、2セット（倍相）、4セット（四倍体）、8セット（八倍体）まで、いろんな倍数性を持つことがあるんだよ。たとえば、単相の綿花や八倍体のイチゴがある。3セットの染色体を持つ三倍体の植物は、いろんな植物で利点があることが多いんだ。三倍体のポプラの木は倍相のものに比べて成長が早くて、葉も大きいんだ。これらの利点の理由ははっきりしてないけど、植物細胞の小器官の生産が多いことに関係しているかもしれないね。

農業では、ユニークな特性を持つ三倍体の植物、たとえば高収量のキャッサバや種なしみかんが選ばれてきたけど、三倍体の植物は通常、繁殖能力が低いんだ。農業植物における三倍体の果実特性への影響は、さらに研究が必要だね。

#りんごの木とその重要性

りんごの木は世界中で重要な果樹作物で、ブリーディングの努力が続いているんだ。ほとんどのりんごは2セットの染色体を持つ倍相だけど、三倍体や四倍体の品種もあるんだよ。有名な商業的な三倍体のりんごには、「リブストン・ピッピング」、「ムツ」、「ジョナゴールド」がある。これらの三倍体のりんごは、倍相のりんごに比べて大きくて、病気に対する抵抗力が強くて、成長も活発なんだ。ブリーディングプログラムは、これらの改良に焦点を当てて新しいりんごの品種を作ろうとしているんだけど、三倍体はバランスの取れた生殖細胞を少なく生産するから、繁殖に課題があるんだ。

歴史的な記録では、三倍体が現代のりんごの発展に重要だったって言われてるけど、最近の遺伝学的な研究では矛盾してるんだ。この研究では、三倍体のりんごはほとんど子孫を残さなかったことが示されていて、ブリーディングの「行き止まり」と呼ばれているんだ。だから、りんごのブリーディングにおける三倍体の使用の利点はっきりしてないんだ。

#倍相と三倍体りんごの比較

三倍体のりんごにおける改良された特性についての報告はあるけど、倍相と三倍体の品種の間での徹底的な比較はあまり行われてないんだ。これらのりんごの違いを理解することで、ブリーダーがより良い選択をできるようになるんだ。この研究では、約10万の遺伝子マーカー、つまり一塩基多型（SNP）を使って、倍相と三倍体のりんごを区別したんだ。研究では、農業において重要な10の特性を調べたりんごの倍数性とリリース年を関連付けて、時間とともに果実の質の違いを浮き彫りにしたんだ。

#カナダのりんごの生物多様性コレクション

カナダのりんごの生物多様性コレクション（ABC）は、ノバスコシアの研究所に1,119種類のユニークなりんごがあるんだ。この木は2013年に特定の根株に接ぎ木されて植えられたんだよ。果樹園は業界基準に従って維持されてる。

#遺伝データの収集方法

りんごのアクセッションから遺伝データを収集し、SNPを特定する過程は以前に文書化されてるんだ。特定の制限酵素を使ってジェノタイピングが行われ、さまざまなりんごの種類で28万以上のSNPが特定されたんだ。この研究のために、データセットは最近収穫された970のマルス・ドメスティカのアクセッションだけに絞られたんだ。マイナーアレル頻度（MAF）の閾値を使ってSNPをフィルタリングし、10万以上のマーカーが得られたんだ。さらなるステップとして、過剰なヘテロ接合性を持つマーカーを取り除いたり、遺伝的結びつきに基づいてデータセットを精査したりしたんだ。

それぞれのりんごタイプのヘテロ接合性を計算して、既知の倍相と三倍体のアクセッションを比較したんだ。この情報を使ってプロットを作成し、統計テストを使って2つのグループを比較したんだよ。

#りんごの特性評価

この研究では、倍数性がりんごのさまざまな特性に与える影響も調べたんだ。研究者は以前に発表されたデータから10の興味深い特性を評価したんだ。一部の特性は2016年と2017年の両方で測定されたけど、2017年の測定ではより多くのアクセッションが利用できたんだ。

選ばれた特性には、開花日、収穫日、成熟までの時間、重さ、酸度、可溶性固形物含量（SSC）、SSCと酸度の比率、総フェノール含量、硬さ、貯蔵中の柔らかさの変化が含まれてた。各特性は正確性を確保するために慎重に測定されたんだ。

研究では、評価された特性の中で倍相と三倍体のりんごの間にわずかな違いしか見つからなかったんだ。重さや硬さのような特性では三倍体の傾向が見られたけど、統計的に有意な違いはフェノール含量にだけあり、三倍体の方が高かったんだ。

#リリース年の比較

倍相と三倍体のりんごのリリース年も分析されたんだ。データセットの中で最も古い倍相は1804年にリリースされ、最も古い三倍体は1720年にリリースされたんだ。全体的に、倍相のりんごは三倍体に比べて遅いリリース年を持つ傾向があったんだ。この研究は、三倍体のりんごが倍相よりも1900年以前にリリースされる可能性が高いことを明らかにしたんだ。この違いは、三倍体品種の繁殖における課題、つまり繁殖能力の低さに起因してるかもしれないね。

#りんごの遺伝的変異

倍数性のレベルはりんごの成長や繁殖特性に影響を与えることがあるんだ。倍相と三倍体のりんごを比較するために、ABCのアクセッションはヘテロ接合性に基づいて分類されたんだ。この方法で、ほとんどの場合、正確に倍数性を特定できたんだけど、倍相が三倍体とレッテル付けされてたり、その逆の誤分類もあったんだ。

研究が主成分分析（PCA）を通じて遺伝的な類似性を調べたところ、倍相のりんごは三倍体に比べてより多くの遺伝的変異をキャッチしていることが分かったんだ。三倍体は遺伝データに基づいてより密接にクラスタリングされていて、グループ内での類似性が高いことを示唆してるんだ。

#りんごの特性に関する発見

特性データを分析したとき、重さや硬さを含む4つの特性が倍相と三倍体のりんごの間でいくつかの違いを示したけど、複数の比較の補正をした後、統計的に有意な違いが残ったのはフェノール含量だけだったんだ。三倍体のりんごは高いフェノール含量を持っていて、サイダー製造のような目的には有益かもしれないね。

この研究の結果は、三倍体のりんごが大きくて活発であるという以前の観察と一致してるけど、全体のコレクションの中で見られる違いはそれほど深刻ではないことを示してるんだ。

#倍数性とブリーディングに関する結論

倍相と三倍体のりんごの間には小さな特性の違いがあるけど、三倍体は2世紀以上にわたって栽培され販売されてきたんだ。この研究は、三倍体のりんごが歴史的に重要であったかもしれないけど、現代のブリーディング努力は倍相の品種に傾いていることを示しているんだ。

結果として、ヘテロ接合性を使うことで倍相と三倍体を効果的に区別できることが分かったんだ。特にブリーディングプログラム、特にサイダー用のりんごにおいて、フェノール含量は特有の特性の違いとして利用できる可能性があるんだ。全体的に、この研究はりんごのブリーディングにおける最良の実践、特に三倍体の役割についての疑問を提起しているんだ。