チノピルム・インターミディウム

チノピルム・インターミディウム
科学的分類
王国：	植物界
クレード:	維管束植物
クレード:	被子植物
クレード:	単子葉植物
クレード:	ツユクサ科
注文：	ポアレス
家族：	イネ科
亜科:	ポイデア科
属:	チノピルム
種：	T. 中間
二名法名
チノピルム・インターミディウム (ホスト) バークワース & DR デューイ

インターミディエイトウィートグラスとして一般に知られるティノピルム・インターミディウム[ ^1]は、ヨーロッパと西アジア原産のPooideae科Triticeae族の芝生を形成する多年生 草本です。 ^[2]種子頭または穂が一般的な小麦に似ているため、一般にウィートグラスと呼ばれる植物群の一部です。しかし、ウィートグラスは一般的に多年生ですが、小麦は一年草です。観賞用として王立園芸協会のガーデンメリット賞を受賞しています^{。 [3]}

ランド研究所によって「ケルンザ」という商標が付けられている中間ウィートグラスの試験では、それが「多機能」作物として栽培でき、さまざまな商品と生態系サービスを生み出すことができることが示されています。トウモロコシなどの一年生植物は土壌有機物を枯渇させ、投入物を必要とする傾向がありますが、中間ウィートグラスなどの多年生穀物は土壌有機物を構築しながら作物を生産することができます。^{[4] [5]}

Thinopyrum intermediumという種には、多くの学名が付けられています。植物の一部が毛で覆われているかどうかなど、さまざまな形態に基づいて、複数の種または亜種が記述されています。以下は、 Thinopyrum intermediumの学名による同義語の一部です。^[6]

アグロピロン・アウケリ

アグロピロン・シリアティフロラム

アグロピロン・ジェントリー

アグロピロン・グラウカム

アグロピロン・インターミディウム

アグロピロン・ポドペラエ

アグロピロン・プルケリマム

アグロピロン・トリコフォラム

ヒメエリマス

エリトリギア・インターメディア

インターミディエイトウィートグラスは、米国でThinopyrum intermediumの最も一般的な一般名です。「インターミディエイト」という名前は、おそらく植物の高さを指しており、一般に「トールウィートグラス」という一般名で知られるT. ponticumよりもやや低いです。^{[引用が必要]}

ワイルド・トリガは、ロデール研究所の研究者によってチノピルム・インターミディウムに付けられた一般名である。この名前は、多年生穀物作物として使用するために開発された種の品種を、一般名「インターミディエイト・ウィートグラス」で識別される飼料栽培品種と区別することを意図していた。 ^[7]

ケルンザは、ランド研究所が中間ウィートグラスの加工穀物に対して商標登録した名称です。 ^[5]

中間ウィートグラスの原産地は、中央および南東ヨーロッパから小アジアまで広がっています。米国に初めて持ち込まれたのは1907年ですが、最初に導入に成功したのは1932年のコーカサス地方でした。 ^{[8]現在、この植物は}米国西部とカナダ西部の全域で野生で生育しています。^{[6] [9]}

T. intermediumは、次の場合に最も適しています: ^{[6] [検証に失敗]}

• 年間降水量が12～30インチ（30～76 cm）の地域
• pH 5.6～8.4の土壌
• 太陽の光が十分に当たる場所
• 土壌は多岐にわたりますが、最低深さは16インチ（41 cm）です。
• 最低気温が−38°F（−39°C）を超える場所

チノピルム・インターミディウムは、米国西部で最も生産性の高い飼料用植物の 1 つです。穂が出るのが比較的遅いため、アルファルファと混合して効果的に栽培すると、生産性、寿命、飼料品質が向上します。放牧または刈り取り後の再生が遅いため、1 年に 1 回の収穫で管理するのに最適です。^[10] 1 年に複数回の収穫が必要な場合は、他の植物の方が生産的です。適切に管理すれば、50 年まで存続できます。^{[引用が必要]}

野生動物の生息地- 中間ウィートグラスは、放牧動物や草を食べる動物にとって優れた食料源になります。収穫されないままにしておくと、この植物は一部の鳥や水鳥にとって良い巣作りの生息地になります。一般的に、侵入植物ではなく、在来植物種とうまく共存します。^{[引用が必要]}

侵食防止や土地の再生による土壌管理もこの植物の用途の1つです。土木工事や採掘によって劣化した土壌に植えても、根と地下茎で保護マットを形成してすぐに定着します。5年以内に、土壌の表層8インチ（20cm）に1エーカーあたり最大7,000ポンド（7,800 kg/ha）の乾燥根塊が生産されます。^{[10]根が大量に生産されると土壌が保持され、}土壌炭素 が増加して自然の肥沃度が回復します。^[要出典]

チノピルム・インターミディウムは多年生穀物作物です。1983年、ローデール研究センターは100種近くの多年生イネ科植物を評価し、多年生穀物作物への開発の可能性が高いものを特定しました。風味、脱穀のしやすさ、種子の大きさ、脱粒への耐性、倒伏耐性、収穫のしやすさ、多年生成長に基づいて、インターミディウムウィートグラスが最も有望な種として選ばれました。^{[11]インターミディウムウィートグラスは栄養的には小麦に似ており、穀物を挽いて小麦粉にし、マフィン、トルティーヤ、パンケーキ、クッキー、クラッカー、パン、ビール、ウイスキーなどの食品に使用できます。一部の製品は}Kernzaという商標で販売されています。^[12]

Thinopyrum intermediumの主な用途は飼料ですが、農家や牧場主が種子を植えて新しい群落を作り続けているため、種子の生産は不可欠です。1988 年には、カナダのサスカチュワン州だけで 500 メトリック トン (550 ショート トン) を超える種子が収穫されましたが、最近ではその収穫量は 225 メトリック トン (248 ショート トン) 未満に落ち込んでいます。^[13]種子の平均収量は 1 エーカーあたり約 330 ポンド (370 kg/ha) ですが、農場では 1 エーカーあたり最大 880 ポンド (990 kg/ha) の収量が達成されています。種子は通常、30 ～ 36 インチ (76 ～ 91 cm) 間隔の列で生産されます。列間隔が広い (小麦などの穀物作物と比較して) ため、5 ～ 10 年間、種子の収量が持続します。列間の間隔を空けず、時折耕作を行わないと、根茎の広がりにより植物の密度が増し、収穫量が急速に減少します。それにもかかわらず、T. intermedium は種子が比較的小さいため、小麦よりも劣ると考える人もいます。^[14]

中間型ウィートグラス（Thinopyrum intermedium ）は、耐病性や多年生性などの形質を伝達する目的で、広く小麦と交配されてきた。 ^{[15]小麦への}赤さび病やうどんこ病に対する耐性の伝達は、特に興味深い。^[16]しかし、この種を穀物作物として直接栽培化する試みは、ロデール研究センターの研究者が1983年にコレクションの評価を開始するまで開始されなかった。^[17] 1989年、300のコレクションを評価した後、研究者は穀物の収量と種子の品質に基づいて最良の20のコレクションを選択した。選択されたコレクションは交配が許可され、1991年から1994年の間に380の子孫が評価された。最良の11の植物と、別の評価からの3つが交配し、第2サイクルが始まった。第2サイクルの最良の植物の種子は、ランド研究所の科学者に渡され、研究が続けられている。

2001 年と 2002 年に、ロデール研究センターの第 1 および第 2 繁殖サイクルの種子がランド研究所に植えられました。2003 年の秋、1,000 本の植物が掘り起こされ、栄養繁殖されて各植物の 3 つのクローンが取得されました。結果として得られた 3,000 本の植物は、3 フィート x 3 フィートのグリッド上の圃場にランダムに移植されました。この方法で、植物間の遺伝的差異が環境の影響から切り離されました。2005 年に、すべての植物から穂が収穫され、種子を取り除くために脱穀されました。種子は数えられ、重量が測定され、穂当たりの収穫量と種子当たりの重量が決定されました。収穫量が最も多く、種子が最も大きい 50 本の植物が、2004 年に交配するために選択されました。^{[引用が必要]}

2004 年の秋、ランド インスティテュートで 2 回目の育種サイクルを確立するために、4,000 本の子孫が植えられました。2008 年に、これらの植物は電動鎌を使用して個別に収穫され、コンバインで脱穀されました。今度は、1 株あたりの収穫量、種子の大きさ、短さ、自由脱穀能力に基づいて、再び最高の 50 本の植物が選ばれました。

上述の選択方法により、種子の大きさと収穫量は1サイクルあたり約10～18%増加しました。^{[18]しかし、おそらくより重要なのは、2つの}メンデル遺伝形質の発見です。1つ目は矮性化で、野生型の植物よりも茎が約30センチメートル（1フィート0インチ）短くなり、葉は短く直立します。2つ目は、穂の形がより微妙に変化し、穂が厚くもろくなく、種子がわずかに大きくなることです。これらの形質は両方とも優性遺伝子によって制御されているようです。

上記のプロセス全体は、次世代を生み出す最良の個体を繁殖させて選択する大量選択と呼ばれます。（ただし、大量繁殖は、遺伝的に多様な個体を大量に作るプロセスです。）T. intermediumの草のような構造のため、小麦に似せるために可能な限り栽培化する必要があると考える人もいます。^[19]

ティノピルム・インターミディウムが多年生草であるという事実は、穀物としての利用という点で重要である。この植物は生き残り、毎年収穫することができ、栽培化すれば農業生産が3か月増える。その葉は、一般的な小麦が活動していない7月から9月にかけて最も活発である。有望であるにもかかわらず、ティノピルム・インターミディウムの1エーカー当たりの収穫量は、従来の小麦の収穫量の26%である。このため、より許容できる収穫量までティノピルム・インターミディウムを栽培化しようとするのではなく、小麦とティノピルム・インターミディウムの交配に力を入れている人もいる。^[20]

T. intermedium は1940 年代から小麦と交配されている。 ^[21]このことはいくつかの利点をもたらす。第一に、T. intermediumと小麦の交配により、真菌およびウイルスに対する耐性が国内の小麦植物に移される。^[21]しかし、どの特定の遺伝子がどの特定の真菌から身を守るかはわかっていない。T . elongatumとT. intermedium は合計 4 つの赤さび病耐性遺伝子を付与し、T. intermedium は2 つのうどんこ病耐性遺伝子を付与する。^[22] T. intermedium は小麦条斑モザイクウイルス、アセリア・トシケラダニ、大麦黄萎病などにも耐性があることが証明されている。 ^[23] 小麦に付与されたこれらの遺伝子は、環境ストレス時の収量と耐寒性を高めるのに役立つ。第二に、T. intermedium は、一般的な小麦と交配するとパン作りを改善する遺伝子も持っている。これは重要な特性のようには思えないかもしれないが、より良いパンはより多くのカロリーを意味し、より多くの人々を食べさせるかもしれない。さらに、パンの鮮度が長く保たれれば、人々に十分な食事を摂る機会が増え、また、食料があまりない地域にパンを輸送することも可能になる。^[24]

ランド研究所は2001年以来、小麦とThinopyrum intermediumのハイブリッド種の開発に取り組んでおり、14本のT. intermedium染色体と42本の小麦染色体を共有するいくつかの成功した系統が生まれています。これらのハイブリッド種は、どちらの親よりも収量と耐性の点で優れていますが、世界中の気候の変化^{[説明が必要]}により、広く普及することはできません^{[説明が必要]}。また、これらのハイブリッド種では多年生性が失われています。この多年生性の喪失は、ハイブリッド化の試みでよく見られる問題です。ハイブリッド種には、大きな種子、良好な収量など、他のすべての望ましい特性が備わっています。しかし、デュラム小麦とT. intermediumの交配により、他の望ましい特性（活力の向上、寒冷地での耐寒性、良好な収量）に加えて多年生性を示すハイブリッド種が生まれました。^[25]

代替穀物作物の創出を目的とした T. intermediumの栽培化には、一般的に 3 つの戦略があります。

1. 一つの戦略は、大量繁殖と選択によってT. intermedium を栽培化し、小麦の種子の大きさと収穫量を模倣しながらも、T. intermediumの自然の抵抗力、耐寒性、多年生性を保持する系統を作り出すことです。言い換えれば、この戦略はT. intermedium に小麦に似た特性をより多く与えます。
2. 2つ目の戦略は、小麦とT. intermediumを交配して、T. intermediumの耐性と多年生性を模倣しながらも小麦の種子の大きさと収量を保持する小麦の品種を作成することです。言い換えれば、この2つ目の戦略は小麦にT. intermediumに似た特性をより多く与えるということです。研究者は、これら2つの戦略が進歩し、中間点で出会うことを期待しています。^[19]
3. 3つ目の戦略は、進化的に関連する小麦や大麦などのイネ科植物の栽培化につながった分子的イベントに関する知識を活用することです。野生の祖先におけるいわゆる栽培化遺伝子の変異が、今日のこれらの作物を特徴付ける栽培化表現型につながりました。T . intermediumで関連遺伝子が特定されれば、新しい育種技術（標的突然変異誘発、ゲノム編集）によってそれらを変異させることが可能になり、このようにして栽培化を加速することができます。^[26]

黒い草原の虫は、ウィートグラス植物に深刻な被害を与える可能性があるため、Thinopyrum intermediumの栽培に問題となる可能性があります。 ^[27]大量発生により種子生産が減少し、不利な条件と相まって植物が枯死する可能性があります。虫は植物を食べて細胞を破壊し、クロロフィルを破壊または除去し、植物の葉に白っぽい斑点を残します。

チノピルム・インターメディウムは多年生植物であるため、一年生穀物生産に用いられる通常の病害管理方法は適用できず、効率的ではない可能性がある。また、一年生穀物栽培に用いられる一般的な除草剤は、インターメディウムウィートグラスには使用が認められていない。したがって、ケルンザ穀物生産において複数の病原菌による病害サイクルを断つには、異なるアプローチが必要である。^[28]

耐性は多年生穀物作物を管理する上で重要な要素である。耐性は継続的に活動する防御であり、年間を通じて活性物質の散布は必要ないからである。T . intermedium は4つの主要な穀物病原菌に対して耐性を示している。これらは、大麦黄色萎縮病と小麦条斑モザイク病、防除しなければ完全な収量損失を引き起こす可能性のあるウイルス性疾患、Pyrenophora tritici-repentis菌による黄褐色斑点病、およびGaeumannomyces graminis var. tritici菌による立枯れ病である。^[29]

改良種子の認定種子は、作物改良協会または商業的に入手可能です。栽培品種は、原産地、選択特性、目的によって異なります。^[30]

ケルンザは小麦に比べてタンパク質、灰分、食物繊維の含有量が多い。さらに、未調理のケルンザ100グラムあたり1540キロジュール（368 kcal）の食物エネルギーがあり、カルシウム（120 mg）と鉄分（5.5 mg）の優れた供給源である。ケルンザを白小麦粒と比較すると^{、カルシウム含有} 量は4.8倍、鉄分は2倍以上である。ケルンザにはグルテンが含まれるが、高分子グルテニンが不足しており、特にパン作りには使用が制限される。ケルンザは脂肪分が多いため、全体的な酸敗が増す可能性があるが、小麦よりも抗酸化物質の含有量が多いため、保護効果がある可能性がある。^{[31] [32]カスケーディアンファームのハニートーストケルンザ[33]}やパタゴニアプロビジョンズのケルンザビールなど、ケルンザを含む既存製品がある。

カーンザに特有の管理方法についてはほとんど知られていない。公式カーンザのウェブページ^[34]によると、カーンザはすでにマメ科植物と混作されており、StarTribuneの記事では、米国の中西部北部では、冬前に根を張るために9月1日までにカーンザを播種する必要があるとされている。しかし、穀物や飼料の収穫量を最大化するために窒素、リン、カリウムの施肥量と施肥時期を調べるためのフィールド試験がまだ行われている。^[35]

寒冷ストレス順応の重要な側面は、 DNA修復遺伝子の発現の増加である。^[36] T. intermedium では、凍結ストレスの条件は、2つのDNA修復遺伝子（1つの遺伝子産物は光回復酵素、もう1つはヌクレオチド除去修復に用いられるタンパク質）の発現の大幅な増加と関連している。^[36]

ウィキメディア・コモンズには、 Thinopyrum intermediumに関連するメディアがあります。