コスモスの遺伝学と生産科学
Cosmos 属の植物は、キク科の進化を理解するためのモデル生物として、また重要な商業的な切り花として、ますます科学的な関心の対象となっています。このガイドでは、コスモスの生物学、育種、および専門的な生産に関する科学について解説します。
分類と進化生物学
属の分類
特徴 詳細 属 Cosmos Cav.科 キク科(Asteraceae) 亜族 Coreopsideae 属内の種数 約35種 タイプ種 C. bipinnatus
系統関係
関係 分岐時期 Coreopsideae-Heliantheae の分岐 17.48百万年前 Dahlia-Cosmos/Bidens の分岐 14.62百万年前 Cosmos-Bidens の分岐 7.00百万年前
近縁属:
Dahlia (以前考えられていたよりも近い)
Bidens (最も近縁)
地理的分布
地域 種数 メキシコ 33種(多様性の中心) 中央アメリカ 複数の種 南アメリカ 北部アルゼンチンまで アメリカ(自生) 2〜3種
遺伝学
Cosmos bipinnatus のゲノム
特徴 値 染色体数 2n = 24 基本染色体数 x = 12 ゲノムサイズ 約1.02 Gb アセンブリの品質 染色体レベル Contig N50 52.82 Mb ヘテロ接合性 低い
Cosmos sulphureus のゲノム
特徴 値 染色体数 2n = 24 ゲノムサイズ C. bipinnatus の約2倍核DNA 2C = 5.98 pg 備考 染色体が大きい
葉緑体ゲノム
特徴 値 サイズ 150,356 bp 逆反復配列 各25,082 bp 大きな単一コピー 83,003 bp 小さな単一コピー 18,397 bp 遺伝子数 約120+
ゲノム重複
イベント 時期 WGD-2 Heliantheae 系統で共有 WGD-3 近縁種で独立したイベント 備考 コスモスは二倍体に見える
生殖生物学
開花生理
因子 応答 日長 元々は短日性 現代品種 日長に関係ない品種も存在する 温度 温暖な温度で開花が促進される 発芽から開花まで 50〜90日
受粉生物学
特徴 詳細 花のタイプ 複花(花序) 舌状花 受粉媒介昆虫を引きつけ、不稔 管状花 稔性があり、種子を生産 自己受粉 品種によって異なる
受粉媒介昆虫との関係
コスモスは優れた受粉媒介昆虫を引きつける植物であることが研究で示されています。
指標 性能 花粉の生産量 比較研究で4番目に多い 花蜜の量 多い 開花期間 長い(ケシよりも有利) アクセス性 開いた花で、アクセスしやすい
主な受粉媒介昆虫:
受粉媒介昆虫のグループ 誘引 ミツバチ 花粉と花蜜 マルハナバチ 花粉と花蜜 孤独蜂 さまざまな種 チョウ 花蜜 ハナアブ 花粉
育種
育種履歴
時代 開発 1900年以前 野生種の栽培 1930年 'センセーション'が導入 1936年 'センセーション'がAAS賞を受賞 1966年 'ブライトライツ'がAAS賞を受賞 1991年 'ソナタ'がFleuroselect賞を受賞 現在 コンパクト、八重咲き、ユニークな品種
育種目標
特性 目標 コンパクト性 支柱の必要性の軽減 日長に関係ない開花 より早い開花 八重咲き 新しい形態 丈夫な茎 切り花としての品質 高温耐性 より広い適応性 病害抵抗性 うどんこ病 新しい色 黄色の C. bipinnatus
育種方法
方法 適用 集団選択 色、生育特性 系譜選択 均一な系統 属間交配 C. bipinnatus × C. sulphureus (限定的)突然変異育種 花の形態
注目すべき育種成果
品種 成果 'センセーション'(1930年) 日長に関係なく、開花が早い 'ソナタ'(1991年) コンパクトな生育特性 'ダブルクリック' 完全な八重咲き 'キサントス' 最初の黄色の C. bipinnatus
商業的生産
業界における位置づけ
市場 役割 切り花 主要な作物 庭植え植物 人気のある一年草 種子市場 直播で栽培しやすい
生産システム
直播(一般的):
段階 時期 播種 霜が降りた後、土壌温度が15℃以上 発芽 7〜21日 間引き 株間12〜18インチ 収穫 播種から60〜90日
育苗による生産:
段階 期間 セルに播種 移植の4〜6週間前 発芽 7〜14日 移植 霜が降りた後 収穫まで 50〜70日
切り花生産
野外生産:
因子 仕様 株間 9〜12インチ × 12〜18インチ 支柱 ネットを1〜2層設置 摘心 オプション - 茎の数を増やす 輪作 2〜3週間ごと
収穫:
因子 指針 段階 花が完全に開いたとき 時間 早朝 収穫長 18〜30インチ 頻度 2〜3日ごと
収穫後の処理:
段階 プロトコル 水揚げ すぐにきれいな水に浸す 保存剤 市販の切り花用保存剤 保管 2〜4℃ 花瓶寿命 7〜10日
温室生産
育苗用:
因子 仕様 セルのサイズ 128〜288穴トレー 培地 土を使わない培地 温度 日間:15〜21℃ 肥料 窒素50〜100ppm
切り花用:
因子 仕様 時期 年間を通して可能 温度 15〜21℃ 日長 必要に応じて補光 品種 日長に関係ない品種
生態学的な重要性
自生生態系における役割
因子 役割 受粉媒介昆虫のサポート 主要な花蜜/花粉源 種子の供給 野生動物の食料 生息地 地被植物、構造
農業上の利点
利点 適用 受粉媒介昆虫のサポート 作物の受粉を促進 有益な昆虫の生息地 天敵を引き寄せる 緑肥作物 雑草の抑制 土壌改良 有機物の供給
侵略の可能性
リスク因子 評価 自生 はい、広がる可能性がある 攻撃性 低い(霜に弱い) 駆除 除去しやすい 状況 一般的に侵略的とは見なされない
研究への応用
モデル生物としての利用
研究分野 適用 キク科のゲノミクス 比較研究 Coreopsideae の進化 亜族間の関係 受粉媒介昆虫の生態 野外研究 花の発達 複花植物の生物学
ゲノムリソース
リソース 入手可能性 染色体レベルのゲノム C. bipinnatus が公開葉緑体ゲノム 完了 トランスクリプトームデータ 入手可能 遺伝マーカー 開発中
今後の展望
育種目標
目標 アプローチ 高温耐性 選択、交配 コンパクトな生育特性 遺伝的な矮化 丈夫な茎 選択 花瓶寿命の延長 収穫後の遺伝学 香りのある品種 C. atrosanguineus からの遺伝子導入
研究の機会
領域 可能性 受粉媒介昆虫の研究 気候変動の影響 イヌリンの生産 関連する属の研究 色素生化学 新しい色 ゲノム編集 標的を絞った改良
市場のトレンド
トレンド 影響 持続可能な生産 低投入型に適している 受粉媒介昆虫のための庭 主要な役割 切り花の需要 継続的な成長 種子の保存への関心 自殖性の利点
生態学的な価値、商業的な重要性、および遺伝的なアクセスのしやすさの組み合わせにより、コスモスは研究と生産の両方においてますます重要な対象となっています。