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ナタネ（Brassica napus subsp. napus）は、アブラナ科に属する黄色い花を咲かせる植物である。
この植物は主に油分を豊富に含む種子を目的として栽培されており、その種子には天然に軽度の毒性を持つエルカ酸が含まれています。キャノーラという用語は、エルカ酸含有量が非常に低い菜種品種群を指し、人間や動物の食用として重宝されています。この植物は、世界で3番目に大きな植物油の供給源であり、2番目に大きなタンパク質源です。
アブラナは高さ100センチメートル（39インチ）まで成長し、無毛で肉厚、羽状に切れ込みがあり、白っぽい下葉[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]には柄があるが、上葉には葉柄がない[ 5 ]。
菜の花は鮮やかな黄色で、直径は約17ミリメートル ( 3/4インチ)です。[ 3 ]放射状で、典型的な十字形をした4 枚の花弁と 4 枚の萼片が交互に並んでいます。花は不定総状花序で、一番下の蕾から始まり、数日かけて上に向かって伸びていきます。花には短い花糸を持つ 2 本の側方雄しべと、花糸が長い 4 本の中央雄しべがあり、開花時に葯が花の中心から裂けます。[ 6 ]
菜種の莢は、発育中は緑色で細長い莢状で、最終的に熟して褐色になります。莢は長さ1 ～ 3 cm ( 3 ⁄ 8～1 + 3 ⁄ 16インチ)の小柄に生え、長さは5 ～ 10 cm ( 2 ～ 4インチ)になります。[ 5 ]各莢は、内側の中央の壁で隔てられた2 つの区画があり、その中に種子の列が発達します。 [ 7 ]種子は丸く、直径は1.5 ～ 3 mm ( 1 ⁄ 16～1 ⁄ 8インチ)です。表面は網目状で、[ 5 ]成熟すると黒く硬くなります。[ 7 ]
B. napus は、上部の葉が茎を抱かない点でB. nigraと区別でき、また、花弁が13 mm ( 1 ⁄ 2インチ)未満と小さい点でB. rapaと区別できる。[ 3 ]
セイヨウアブラナ属の種は 、アブラナ科の顕花植物に属します。セイヨウアブラナは、自名 B. napus subsp. napus を持つ亜種です。[ 8 ]これには、冬と春の油糧用、野菜用、飼料用のセイヨウアブラナが含まれます。[ 9 ]シベリアケールは、かつては冬の一年生野菜として一般的だった、独特な葉のセイヨウアブラナの品種( B. napus var. pabularia ) です。 [ 10 ] [ 9 ] B. napusの 2 番目の亜種は、 B. napus subsp. rapifera (subsp. napobrassicaとも呼ばれる、ルタバガ、スウェーデンカブ、またはイエローターニップ)です。 [ 11 ] [ 12 ]
B. napusは、 B. oleraceaとB. rapaの種間交雑によって生じた二ゲノム異質倍数体である。[ 13 ]他の異質倍数体Brassica種と同様に、自家受粉する種である。[ 14 ]
「レイプ」という用語は、カブを意味するラテン語のrāpa またはrāpumに由来し、ギリシャ語のῥάφη、rhapheと同源である。[ 15 ]
北アイルランドでは、B. napusとB. rapaが道路脇の路肩や荒れ地で逸出していることが記録されている。 [ 16 ]
アブラナ属の作物、特に菜種は、1万年前にはすでに人類によって広く栽培されていた最も古い植物の一つです。菜種は紀元前4000年にはすでにインドで栽培されており、2000年前には中国や日本にも伝わりました。[ 9 ]
菜種は、開花プロセスを開始するために春化処理が必要なため、ヨーロッパとアジアのほとんどの地域では主に冬型で栽培されています。秋に播種され、冬の間は土壌表面で葉のロゼットのままです。翌春に植物は長い垂直の茎を伸ばし、その後側枝が発達します。一般的に晩春に開花し、莢の発達と成熟のプロセスは真夏まで6～8週間かけて起こります。[ 6 ]
ヨーロッパでは、冬菜種は小麦や大麦などの穀物やエンドウ豆やインゲン豆などの輪作作物と3～4年輪作で毎年輪作作物として栽培されています。これは、害虫や病気が作物間で伝染する可能性を減らすためです。[ 17 ]冬菜種は夏菜種よりも生育が旺盛で、害虫による被害を補うことができるため、作物の不作になりにくいです。[ 18 ]
春菜種は耐寒性がなく、春化処理も不要なため、カナダ、北欧、オーストラリアで栽培されている。春に播種すると、発芽後すぐに茎が発達する。[ 6 ]
菜種は、排水性の良いさまざまな土壌で栽培でき、pH 5.5～8.3 を好み、土壌塩分に対する耐性は中程度です。[ 19 ]主に風媒花ですが、蜂媒花にすると穀物収量が著しく増加し、[ 20 ]最終収量はほぼ2倍になりますが、 [ 21 ]その効果は品種に依存します。[ 22 ]現在、高濃度の窒素含有肥料を使用して栽培されており、これらの製造過程で N2O が発生します。菜種用の肥料として供給される窒素の 3～5% がN2Oに変換されると推定されています。[ 23 ]
菜種は栄養素に対する要求が高く、特に硫黄の要求はすべての耕作作物の中で最も高い。1980年代に大気中の硫黄の投入量が減少して以来、硫黄施肥は菜種生産における標準的な対策となっている。[ 24 ] [ 25 ]微量栄養素の中では、菜種栽培において特に注意を払う必要があるのは、ホウ素[ 26 ] 、マンガン[ 27 ]、モリブデン[ 28 ]である。
気候変動により、菜種の栽培可能範囲は縮小すると予想されている。収量と油の量の両方において、作物の品質も大幅に低下すると予想されている。[ 29 ]一部の研究者は、栽培に適したアブラナ科の代替品種を探すことを推奨している。 [ 29 ]
冬作ナタネの主な病害は、かいよう病、淡色葉斑病（Pyrenopeziza brassicae）、アルテルナリア菌および菌核菌による茎腐病です。かいよう病は、秋から冬にかけて葉に斑点が生じ、茎が早期に成熟して弱くなります。かいよう病に対しては、晩秋と春にコナゾール系またはトリアゾール系の殺菌剤処理が必要であり、アルテルナリア菌と菌核菌の防除には、春から夏にかけて広範囲殺菌剤が使用されます。[ 30 ]土壌伝染性の病害である菌核菌、バーティシリウム萎凋病、根こぶ病のため、アブラナは近縁種と輪作することはできません。[ 17 ]
遺伝子組み換え菜種は大きな可能性を秘めている病害抵抗性。 [ 31 ]オオムギ（Hordeum vulgare）由来のクラスIIキチナーゼタイプIリボソーム不活性化タンパク質をB. junceaにトランス発現させると、大きな真菌抵抗効果。 [ 31 ] Chhikaraet al., 2012 [ 32 ]は、このトランスジーンカラシナのAlternaria brassicicolaにおける菌糸の成長が 44%減少し病気の発現が遅れること。 [ 31 ]
黒脚病（Leptosphaeria maculans / Phoma lingam）は主要な病気である。[ 33 ] Yuら（2005 ）は、2つの倍加半数体集団DHP95とDHP96に対して制限酵素断片長多型解析を使用している。彼らは、それぞれに1つの抵抗性遺伝子を発見した。LepR1とLepR1。 [ 33 ]
ナタネは、さまざまな昆虫、線虫、ナメクジ、およびキジバトに攻撃されます。[ 34 ]ヨーロッパでは、アブラナの作物を襲う主な害虫は、アブラナ莢ミバエ ( Dasineura brassicae )、キャベツ種子ゾウムシ ( Ceutorhynchus assimilis ) 、キャベツ茎ゾウムシ ( Ceutorhynchus pallidactylus )、キャベツ茎ノミハムシ ( Psylliodes chrysocephala )、ナタネ茎ゾウムシ ( Ceutorhynchus napi )、および花粉甲虫です。[ 35 ]これらの害虫は、発達中の莢を食べて中に卵を産み、発達中の種子を食べ、植物の茎に穴を開けて花粉、葉、花を食べます。合成ピレスロイド系殺虫剤は害虫に対する主な攻撃手段であるが、多くの国で予防的殺虫剤が大規模に使用されている。[30] ナメクジから保護するために、ナタネ作物の播種前または播種後に軟体動物駆除剤ペレットが使用 される。[ 34 ]
2014年にDalton-Morganら[ 36 ]によってB. napus用のSNPアレイがリリースされ、2016年にはClarkeら[ 37 ]によって別のSNPアレイがリリースされ、どちらもその後分子育種で広く使用されるようになった。エピジェネティクスの重要性を示す例として、Haubenら（ 2009）は、エピジェネティックな違いにより、実際の栽培条件下では同質遺伝子系統のエネルギー利用効率が同一ではないことを発見した[ 38 ] 。2016年にはGengらによってB. napusに特定遺伝子座増幅断片シーケンス（SLAF-seq）が適用され、過去の栽培化プロセスの遺伝学が明らかになり、ゲノムワイド関連研究のためのデータが提供され、高密度連鎖地図の構築に使用された[ 38 ]。
1973年、カナダの農業科学者たちはキャノーラの消費を促進するためのマーケティングキャンペーンを開始しました。 [ 39 ]エルカ酸とグルコシノレートが少ない菜種品種から得られる種子、油、タンパク質ミールは、もともと1978年にカナダ菜種協議会の商標として「キャノーラ」として登録されました。[ 40 ] [ 41 ]キャノーラは現在、食用菜種品種の総称ですが、カナダでは依然として「空気乾燥油分除去ミール1グラムあたりエルカ酸2%未満、グルコシノレート30μmol未満を含む菜種油」として公式に定義されています。[ 41 ] [ 42 ]
1980年代には、新たに育成された低グルコシノレート品種（00品種）の代謝における硫黄の体内利用効率の低下に伴い、北ヨーロッパの土壌への大気中の硫黄の流入が減少したため、ナタネ作物において硫黄欠乏の非常に特異的な症状である白花の発生が増加した[ 43 ]。これは、公式の品種評価手続きにおいて、遺伝的不均一性（「カナダの血統」）に誤って起因するものとされた[ 44 ] 。
00-アブラナ作物の採食による野生動物の被害は、動物の食性が繊維を犠牲にしてタンパク質や硫黄含有代謝物の摂取量を増やす方向に変化したことが原因であり、遺伝子組み換えされた00品種の特定の特性によるものではない。[ 45 ]
2003年に欧州議会がバイオ燃料の利用を促進する輸送バイオ燃料指令を採択したことを受け、ヨーロッパでは冬菜種の栽培が劇的に増加した。 [ 21 ]
2009年、バイエルクロップサイエンスは、中国のBGI-深圳、オランダのKeyGene、オーストラリアのクイーンズランド大学と共同で、 B. napusの全ゲノムと、 B. rapaおよびB. oleraceaに存在するその構成ゲノムの配列を決定したと発表した。両倍数体アブラナ種B. napusの「A」ゲノム成分は、多国籍アブラナゲノムプロジェクトによって配列決定されている。[ 46 ]
1998年にグリホサート耐性を持つように遺伝子組み換えされた菜種品種が開発され、最も病害や干ばつに強いキャノーラと考えられている。2009年までに、カナダで栽培された菜種作物の90%がこの種のものとなった。[ 47 ]
モンサント社は、自社の除草剤ラウンドアップの効果に耐性を持つように遺伝子操作された新しい菜種品種を開発しました。1998年、同社はこの品種をカナダ市場に投入しました。モンサント社は、ライセンス料を支払わずにこの品種を畑で栽培していた農家に対し、賠償を求めました。しかし、これらの農家は、ラウンドアップ耐性遺伝子を含む花粉が風で畑に運ばれ、未改良のキャノーラと交配したと主張しました。また、他の農家は、植え付け前に雑草を駆除するためにキャノーラ以外の畑にラウンドアップを散布した後、ラウンドアップ耐性の自生植物が残ってしまい、畑から雑草を取り除くのに余分な費用がかかったと主張しました。[ 48 ]
注目を集めた法廷闘争において、カナダ最高裁判所は2004年のモンサント・カナダ社対シュマイザー事件の判決で、モンサント社によるラウンドアップ・レディの無許可栽培に関する特許侵害の主張を認めたが、シュマイザー氏に損害賠償を支払う義務はないとの判決も下した。この訴訟は、遺伝子組み換え作物の世界的特許保護を裁判所が正当化したとして、国際的な論争を巻き起こした。2008年3月、モンサント社とシュマイザー氏の間で法廷外での和解が成立し、モンサント社がシュマイザー氏の農場にある遺伝子組み換えキャノーラ作物をすべて除去することに合意した。費用は約660カナダドルであった。[ 48 ]
国連食糧農業機関は、2003～2004年のシーズンの世界の生産量を3600万メトリックトン（4000万ショートトン、3500万ロングトン）と報告しており、2010～2011年のシーズンの推定生産量は5840万メトリックトン（6440万ショートトン、5750万ロングトン）である。[ 49 ]
菜種（キャノーラを含む）の世界的生産量は、1975年から2007年の間に6倍に増加しました。1975年以降のキャノーラと菜種の生産により、菜種油の食用油市場が開拓されました。2002年以降、 EUと米国ではバイオディーゼルの生産量が着実に増加し、 2006年には600万メトリックトン（660万ショートトン、590万ロングトン）に達しました。菜種油は、この燃料の生産に必要な植物油の大部分を供給する立場にあります。そのため、ヨーロッパでバイオディーゼル含有量の要件が発効するにつれて、2005年から2015年の間に世界の生産量はさらに増加する傾向にあると予想されました。[ 50 ]
菜種は、食用植物油、動物飼料、バイオディーゼルの生産のために栽培されています。菜種は、2000年には大豆油とパーム油に次いで世界で3番目に多い植物油の供給源でした。[ 52 ]また、大豆に次いで世界で2番目に多いタンパク質飼料の供給源でもあります。[ 53 ]
菜種油は最も古くから知られている植物油の一つですが、歴史的には、動物の心筋に損傷を与えるエルカ酸[ 54 ]や、動物飼料の栄養価を低下させるグルコシノレートの含有量が高いため、使用量が限られていました[ 55 ]。1970年代には、菜種油には最大54%のエルカ酸が含まれていました[ 56 ] 。キャノーラ油または低エルカ酸菜種油（LEAR油）として知られる、菜種品種から得られる食品グレードの油は、現在では米国食品医薬品局によって一般的に安全と認められています[ 57 ]。現代の食品グレードの菜種/キャノーラ品種は、エルカ酸の含有量が非常に低い（多くの場合、総脂肪酸の2%以下）ように品種改良されています。[ 58 ]キャノーラ油は、米国では重量比で最大2%のエルカ酸に制限されており[ 57 ]、EUでは2%に制限されている[ 59 ] 。乳児用食品には特別な規制がある。これらの低レベルのエルカ酸は、人間の乳児に害を及ぼすとは考えられていない。[ 57 ] [ 60 ]
菜種油の生産加工では、副産物として菜種粕が生産される。この副産物は高タンパク質の動物飼料であり、大豆と競合する。菜種は優れたサイレージ作物である（発酵させて密閉状態で貯蔵し、冬季飼料として後で使用）。この飼料は主に牛の飼料として使用されるが、豚や家禽にも使用される。[ 53 ]しかし、菜種の種子粕に含まれる高濃度のグルコシノレート、シナピン、フィチン酸は、動物の健康に悪影響を及ぼし、特定の栄養素の消化率を低下させ、嗜好性を低下させ、水路の富栄養化の一因となる。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]中国では、菜種粕は動物飼料としてではなく、主に土壌肥料として使用されている。[ 64 ]
菜種油は、バイオディーゼルとして、加熱式燃料システムでそのまま、または石油留出物と混合して自動車の動力源としてディーゼル燃料として使用されます。バイオディーゼルは、エンジンに損傷を与えることなく新しいエンジンで純粋な形で使用でき、化石燃料ディーゼルと2%から20%の割合で混合されることがよくあります。菜種バイオディーゼルの栽培、粉砕、精製のコストのため、新しい油から作られる菜種由来のバイオディーゼルは、標準的なディーゼル燃料よりも生産コストが高くなるため、ディーゼル燃料は一般的に使用済み油から作られます。菜種油は、ヨーロッパのほとんどの地域でバイオディーゼル生産の好ましい油源であり、原料の約80%を占めています。これは、菜種が大豆などの他の油源と比較して単位面積当たりの油の生産量が多いこと、そして主にキャノーラ油が他のほとんどの植物油よりもゲル化点が著しく低いことが理由です。
気候変動が予想されるため、2018年の研究では、菜種はバイオ燃料用の油の信頼できる供給源ではなくなるだろうと予測された。[ 29 ]
菜種は、土壌侵食を防ぎ、大量のバイオマスを生産し、雑草を抑制し、根系によって土壌の耕作性を改善できるため、米国では冬期の被覆作物としても使用されています。菜種の一部の品種は一年生飼料としても使用され、播種後80～90日で放牧家畜に利用できるようになります。[ 19 ]
菜種は蜜源性が高く（昆虫が集めることができる物質を生成する）、ミツバチの主要な蜜源作物である。[ 21 ]単花菜種蜂蜜は白っぽい黄色または乳白色の黄色で、胡椒のような味がし、結晶化時間が短いため、柔らかい固形物のような質感である。3～4週間以内に結晶化し、不適切に保管すると時間の経過とともに発酵する可能性がある。[ 65 ]単花菜種蜂蜜のフルクトース対グルコース比が低いため、巣の中で急速に結晶化し、養蜂家は蓋をしてから24時間以内に蜂蜜を採取する必要がある。[ 21 ]
生物潤滑剤として、菜種は生物医学用途（人工関節用潤滑剤など）や性行為用のパーソナル潤滑剤として使用できる可能性がある。[ 66 ] 70%以上のキャノーラ油/菜種油を含む生物潤滑剤は、一般的に高価ではあるが、オーストリアでは石油系チェーンソーオイルに取って代わっている。[ 67 ]
菜種は、チェルノブイリ原発事故後に土壌を汚染した放射性核種を封じ込める手段として研究されてきた[ 68 ] [ 69 ]。菜種は他の穀物よりも最大3倍の吸収率があり、放射性核種の約3～6％しか油糧種子に取り込まれないからである[ 68 ] 。
菜種粕はバイオ燻蒸剤として土壌に混入することができる。[ 70 ]これは、 Rhizoctonia solaniやPratylenchus penetrなどの作物の真菌病原菌を抑制する。[ 70 ]： 39
Hulse-Kemp, Amanda M ; Lemm, Jana; Plieske, Joerg; Ashrafi, Hamid; Buyyarapu, Ramesh; Fang, David D; Frelichowski, James; Giband, Marc; Hague, Steve; Hinze, Lori L; Kochan, Kelli J; Riggs, Penny K; Scheffler, Jodi A; Udall, Joshua A; Ulloa, Mauricio; Wang, Shirley S; Zhu, Qian-Hao; Bag, Sumit K; Bhardwaj, Archana; Burke, John J; Byers, Robert L; Claverie, Michel; Gore, Michael A; Harker, David B; Islam, Mohammad Sariful; Jenkins, Johnie N; Jones, Don C; Lacape, Jean-Marc; Llewellyn, Danny J; Percy, Richard G; Pepper, Alan E; Poland, Jesse A; Mohan Rai, Krishan; Sawant, Samir V; Singh, Sunil Kumar; Spriggs, Andrew; Taylor, Jen M; Wang, Fei; Yourstone, Scott M; Zheng, Xiuting; Lawley, Cindy T; Ganal, Martin W; Van Deynze, Allen; Wilson, Iain W; Stelly, David M (2015年6月1日). "ワタ用の63K SNPアレイの開発とGossypium sppの種内および種間集団の高密度マッピング" . G3: Genes, Genomes, Genetics . 5 (6). Genetics Society of America ( OUP ): 1187– 1209. doi : 10.1534/g3.115.018416 . ISSN 2160-1836 . PMC 4478548 . PMID 25908569 . S2CID 11590488 .
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