植物育種の歴史

植物の栽培化は、野生植物よりも望ましい特性を持つ植物を作り出すために人間が行う人為的な選抜過程であり、その結果、植物は生存のために人工的、通常は改良された環境に依存するようになる。この慣習は9,000～11,000年前に遡ると推定されている。現在栽培されている多くの作物は、旧世界では約5,000年前、新世界では約3,000年前に古代に行われた栽培化の結果である。新石器時代には、栽培化には最短で1,000年、最長で7,000年かかった。今日、主要な食用作物はすべて栽培品種から来ている。今日、食用や農業に利用されている栽培植物のほぼすべては、原産地で栽培化されたものである。これらの原産地には、近縁の野生植物、いわゆる作物の野生近縁種が今もなお豊富に存在し、これらは植物育種によって現代の栽培品種を改良するためにも利用できる。

起源や選抜が主に人間の意図的な活動による植物は栽培種と呼ばれ、伝統的な農家による選抜圧によって野生種から進化した栽培作物種は在来種と呼ばれる。在来種は、自然の力や家畜化の結果として生じる場合があり、特定の地域や環境に適した植物や動物である。

イネのように、地域によって異なる亜種が栽培化された例もある。例えば、イネのインディカ亜種は南アジアで栽培化され、一方、ジャポニカ亜種は中国で開発された。

家畜化のメカニズムの詳細については、「ハイブリッド（生物学）」を参照してください。

人類は何世紀にもわたり、遠い土地から有用な植物を交易し、植物採集者が栽培用の植物を持ち帰るために派遣されてきた。人間の農業は2つの重要な結果をもたらした。(1) 人間が最も好む植物が多くの場所で栽培されるようになったこと、(2) 庭園や農場が、野生の祖先には不可能だった植物の交配の機会を提供したことである。 1492年のコロンブスのアメリカ大陸への到着は、ヨーロッパと新世界の間で前例のない植物資源の移転を引き起こした。

1908年、ジョージ・ハリソン・シュルは、雑種強勢としても知られるヘテロシスについて記述した。ヘテロシスとは、特定の交配によって生まれた子孫が両親よりも優れた形質を示す傾向を指す。植物育種におけるヘテロシスの有用性の発見は、交配時にヘテロシスによる収量優位性を示す近交系の開発につながった。トウモロコシは、雑種生産のためにヘテロシスが広く利用された最初の種である。

1920年代までに、遺伝子の作用を分析し、遺伝的変異と環境による変異を区別するための統計的手法が開発された。1933年には、トウモロコシで開発されたもう一つの重要な育種技術である細胞質雄性不稔（CMS）が、マーカス・モートン・ローズによって記述された。CMSは母系遺伝形質であり、植物が不稔性の花粉を生成する。これにより、労力を要する雄穂除去を必要とせずにハイブリッド品種を生産することが可能になる。

これらの初期の育種技術により、20 世紀初頭に米国で収穫量が大幅に増加しました。第二次世界大戦後、 1960 年代に緑の革命によって発展途上国で作物の生産量が増加するまで、他の地域では同様の収穫量増加は実現しませんでした。この目覚ましい改善は、3 つの重要な作物に基づいています。まず、ハイブリッドトウモロコシが開発され、次に、高収量で投入量に反応する「半矮性小麦」（CIMMYT の育種家 N.E.ボーローグは1970 年にノーベル平和賞を受賞）が開発され、3 番目に、高収量の「矮性米」品種が開発されました。^{[ 9 ]}同様に、ソルガムやアルファルファなどの他の作物でも顕著な改善が達成されました。

分子遺伝学における集中的な研究は、組換えDNA技術（一般に遺伝子工学と呼ばれる）の開発につながった。バイオテクノロジー技術の進歩は、作物の育種に多くの可能性をもたらした。メンデル遺伝学では、植物育種家は少数の作物で遺伝子改変を行うことができたが、分子遺伝学は、内部遺伝子構造の操作と、あらかじめ定められた計画に基づいた新品種の「作出」の両方を可能にする鍵を提供した。

従来の育種、ゲノム改変、遺伝子編集など、作物改良へのアプローチのほとんどは、主にDNA修復と組換えの基本的なプロセスに依存しています。^{[ 10 ]} 植物におけるDNA修復と組換えのメカニズムに関する現在の理解は、主に原核生物、酵母、動物に関する以前の研究から得られたものであり、現在の知識はこの歴史に根ざしています。^{[ 10 ]}このアプローチにより、植物におけるDNA修復と組換えの基本的なプロセスに関する理解にギャップが生じており、植物研究のこの分野におけるさらなる進歩は、作物の大幅な改良に貢献するはずです。