自殖弱勢(じしょくじゃくせい)

自殖弱勢（じしょくじゃくせい）とは、植物が自家受精によって種子を作ったとき、その子孫の生育、収量、稔性、発芽率、生存率などが、他家受精によって生じた子孫よりも低下する現象です。

自殖によって遺伝子の組み合わせが均一化すると、通常は表面化しにくい潜性の有害遺伝子が現れやすくなります。ただし、自殖弱勢の程度は、植物の種類、品種、系統、世代、評価時期によって異なります。

自殖弱勢とは

植物の花粉が同じ個体の雌しべに付着することを自家受粉といいます。その後、同じ個体に由来する精細胞と卵細胞が受精し、種子が形成されることを自家受精、または自殖といいます。

自殖弱勢は、自殖によって生じた子孫が、異なる個体間の交配で生じた子孫よりも弱くなる現象です。草丈や葉の大きさが低下するだけでなく、発芽率、初期生育、根量、収量、種子数、稔性、生存率などに影響が現れる場合があります。

影響の現れ方は一様ではありません。植物の種類や系統によっては、発芽直後から弱勢が現れる場合もあれば、生育後期や収穫時に差が明確になる場合もあります。

自殖弱勢が起こる主な理由

植物は、見かけ上は正常に生育していても、潜性の有害遺伝子を持っている場合があります。異なる遺伝子型を持つ個体同士が交配した場合、有害な作用が表面化しないことがあります。

一方、自殖では、同じ由来の遺伝子が組み合わさりやすくなります。その結果、潜性の有害遺伝子がホモ接合化し、生育不良や繁殖能力の低下として現れやすくなります。

自殖を繰り返すと遺伝的な均一性は高まりますが、必ずしもすべての植物で同じ程度の弱勢が起こるわけではありません。自殖性の高い植物では、長い世代を経る中で強い有害遺伝子が排除され、自殖弱勢が比較的目立ちにくくなっている場合があります。

自殖弱勢 自殖と遺伝的影響の説明

自殖弱勢と近交弱勢の違い

自殖弱勢と近交弱勢は、同じ意味に近い用語として扱われる場合があります。ただし、厳密には近交弱勢の方が広い概念です。

自殖弱勢と自家不和合性は別の現象

自家不和合性とは、自分自身の花粉を雌しべが認識し、受精を妨げる仕組みです。自殖による種子形成を避け、異なる個体との交配を促進します。

キャベツ、ハクサイ、ダイコンなど、多くのアブラナ科作物では、自家不和合性の仕組みを利用したF1品種の育種や採種が行われています。

ただし、自家不和合性は「受精を防ぐ仕組み」であり、自殖弱勢は「自殖によって生じた子孫の能力が低下する現象」です。両者を同じ意味で扱うことはできません。

農業で重要な例

トウモロコシ

トウモロコシは、自殖弱勢と雑種強勢の関係を理解しやすい代表的な作物です。自家受粉を数世代続けることで、遺伝的に均一な自殖系統を作ります。

自殖系統そのものは草勢や収量が低下する場合がありますが、異なる自殖系統同士を交配すると、生育や収量性に優れた一代雑種（F1）が得られることがあります。

キャベツ・ハクサイ・ダイコン

キャベツ、ハクサイ、ダイコンなどのアブラナ科作物には、自分自身の花粉による受精を妨げる自家不和合性を持つものがあります。この性質は、異なる親系統を交配したF1種子を効率的に生産するために利用されています。

イチゴ

イチゴは、自殖弱勢が比較的強く現れる作物として知られています。自殖によって得られた次世代では、葉柄長、葉身長、葉数、果実数、一果重、収量などが低下する場合があります。

一方で、糖度、果形、果皮色、果実硬度などでは、弱勢が目立たない場合があります。このため、「自殖するとすべての形質が一様に悪化する」と判断するのは誤りです。

イチゴの品種改良では、自殖弱勢に注意しながら、自殖によって目的とする形質を固定した系統を作り、異なる系統同士を交配して種子繁殖型のF1品種を育成する場合があります。

自殖性の高い作物

自殖性の高い植物では、自殖を繰り返しても弱勢が目立ちにくい場合があります。長い世代の間に、強い有害遺伝子を持つ個体が淘汰されてきたためと考えられます。

ただし、「自殖性作物では自殖弱勢が起こらない」と断定することはできません。植物種、品種、系統、栽培条件によって異なります。

雑種強勢との関係

雑種強勢（ざっしゅきょうせい）とは、遺伝的に異なる親系統を交配した子孫が、両親よりも旺盛な生育や高い収量性を示す現象です。ヘテロシスとも呼ばれます。

自殖弱勢と雑種強勢は関係の深い現象ですが、単純な表裏関係として説明できるとは限りません。実際の育種では、自殖によって親系統の形質を固定し、その後、相性の良い親系統を交配してF1品種を作る場合があります。

自殖弱勢は育種や品種改良でどのように扱われるか

自殖弱勢は、農作物の育種や品種改良を行う際に重要な検討事項です。ただし、自殖は常に避けるべきものではありません。

自殖によって遺伝子の組み合わせを均一化すると、目的とする形質を固定しやすくなります。その一方で、潜性の有害遺伝子が表面化し、生育、収量、稔性、採種量などが低下する場合があります。

育種では、単に自殖を繰り返すのではなく、各世代で形質を確認しながら、優良な個体や系統を選抜します。作物の繁殖様式や育種目的に応じて、系統育種法、集団育種法、一代雑種育種法などを使い分けます。

系統育種法とは

系統育種法とは、交配によって得られた後代から優良な個体を選び、その個体ごとに系統として育成、評価、選抜を繰り返す方法です。

自殖性作物では、交配後に自殖を重ねることで遺伝的な固定を進めながら、収量、品質、耐病性、栽培特性などを評価します。選抜した個体の由来を追跡しやすい一方で、多数の個体や系統を管理する手間がかかります。

集団育種法とは

集団育種法とは、交配後の初期世代では個体ごとの厳密な選抜を抑え、ある程度の世代まで集団として栽培、採種を繰り返した後、遺伝的な固定が進んだ段階で優良個体や系統を選抜する方法です。

初期世代から多数の個体を個別管理する必要がないため、作業負担を抑えながら多くの遺伝的な組み合わせを維持できます。ただし、育種目標や作物の性質によって適否は異なります。

系統育種法や集団育種法は、自殖弱勢そのものを防ぐ方法ではありません。自殖による遺伝的な固定を利用しながら、弱勢や不要な形質が強く現れた個体を除き、優良な系統を選ぶための育種法です。

F1品種を自家採種すると必ず自殖弱勢が起こるのか

F1品種から採取した種子を翌年に播種した場合、親のF1と同じ品質や均一性が維持されるとは限りません。

ただし、その原因をすべて自殖弱勢と考えるのは誤りです。F1の次世代では遺伝子の組み合わせが分離し、株ごとに形質のばらつきが生じます。作物によっては、自殖や近親交配による弱勢も加わります。

自家採種の可否を判断する際は、固定種かF1品種か、主に自殖する作物か他殖する作物か、採種時に他品種の花粉が混入する可能性があるかを確認する必要があります。

自家採種を行うときの注意点

自家採種とは、栽培した作物から種子を採り、次の栽培に利用することです。自家採種の可否や難易度は、作物の繁殖様式と品種の性質によって異なります。

イネ、コムギ、トマトなどの自殖性作物は、比較的自家採種を行いやすい作物です。ただし、近くで別品種を栽培している場合には、意図しない交雑が起こる可能性があります。

一方、トウモロコシや多くのアブラナ科作物など、他殖しやすい作物では注意が必要です。少数の株だけから採種したり、異なる品種を近くで栽培したりすると、遺伝的な多様性の低下や意図しない交雑により、次世代の品質や均一性が損なわれる場合があります。

また、F1品種から採取した種子では、次世代に遺伝子の分離が起こり、親のF1品種と同じ性質が維持されるとは限りません。この現象は、自殖弱勢だけで説明できるものではありません。

自家採種を行う際は、固定種かF1品種か、自殖性作物か他殖性作物か、他品種との隔離が必要か、十分な採種個体数を確保できるかを確認する必要があります。

ナス科植物はすべて自殖弱勢が強いのか

ナス科には、トマト、ナス、ピーマン、トウガラシ、ジャガイモなどの作物が含まれます。ただし、ナス科という分類だけで、自殖弱勢の強さを判断することはできません。

作物によって、主に自殖するか他殖するか、種子で増殖するか栄養繁殖を行うか、染色体の構成、品種改良の方法が異なります。同じナス科であっても、自殖による影響は一律ではありません。

したがって、「ナス科植物は自殖すると弱くなる」と一括りにせず、作物、品種、系統ごとに判断する必要があります。

栄養繁殖作物との関係

イチゴのランナー、ジャガイモの塊茎、タマネギの鱗茎など、植物の一部から同じ遺伝子型の個体を増やす方法を栄養繁殖といいます。

栄養繁殖を行う植物と自殖弱勢の強さに進化的な関係があるという考え方はあります。ただし、植物全般に当てはまると断定できるだけの研究データは十分ではありません。「栄養繁殖をする植物は必ず自殖弱勢が強い」と判断することはできません。

よくある誤解

• 自家受粉をすると、すべての植物が弱くなる：誤りです。自殖弱勢の程度は、植物種、品種、系統、世代によって異なります。
• 自家不和合性と自殖弱勢は同じ現象である：誤りです。自家不和合性は受精を防ぐ仕組み、自殖弱勢は自殖由来の子孫で能力が低下する現象です。
• F1品種の次世代で品質が落ちる原因は、すべて自殖弱勢である：誤りです。遺伝子の分離による形質のばらつきも大きな原因です。
• 系統育種法や集団育種法は、自殖弱勢を防ぐ方法である：誤りです。どちらも、自殖による固定を利用しながら優良な系統を選抜する育種法です。
• 科が同じ植物は、自殖弱勢の程度も同じである：誤りです。同じ科でも、植物種、品種、系統、繁殖様式によって異なります。

自殖弱勢に関するよくある質問

自殖弱勢は品種改良にとって悪い現象ですか？

一概には言えません。自殖弱勢が強く現れると、生育や収量、採種量が低下するため、育種上の障害になります。一方で、自殖によって遺伝子を固定し、優良な形質を持つ系統を作ることもできます。育種では、自殖弱勢を評価しながら優良な個体や系統を選抜します。

系統育種法と集団育種法は、自殖弱勢を防ぐ方法ですか？

いいえ。どちらも、自殖弱勢そのものを防ぐ方法ではありません。交配後の世代を進めながら、目的とする形質を持つ個体や系統を選抜する育種法です。

イチゴを自家受粉させると、必ず収量が落ちますか？

必ず落ちるとは断定できません。イチゴでは自殖弱勢が比較的強く現れる場合がありますが、影響の程度は品種、系統、世代、栽培条件によって異なります。また、収量が低下しても、糖度や果形などへの影響が小さい場合があります。

ナス科植物は自殖に弱いのですか？

ナス科という分類だけでは判断できません。トマト、ナス、ピーマン、トウガラシ、ジャガイモなどでは、繁殖様式や育種方法が異なります。作物、品種、系統ごとに判断する必要があります。

トウモロコシやアブラナ科作物は、自家採種を続けると必ず弱くなりますか？

必ず弱くなるとは断定できません。ただし、トウモロコシや多くのアブラナ科作物は他殖しやすいため、少数の株だけから採種した場合や、近くの別品種と交雑した場合には、次世代の品質や均一性が損なわれることがあります。また、F1品種から採種した場合には、遺伝子の分離によって親と同じ性質が維持されない場合があります。

関連用語

• 自家受粉：同じ個体の花粉が、その個体の雌しべに付着すること。
• 自家受精：同じ個体に由来する精細胞と卵細胞が受精すること。
• 自殖：同じ個体に由来する花粉と胚珠によって種子が形成されること。
• 他殖：異なる個体間で受粉・受精すること。
• 近交弱勢：遺伝的に近い個体間の交配によって、子孫の適応度が低下する現象。
• 自家不和合性：自分自身の花粉による受精を妨げる仕組み。
• 雑種強勢：異なる親系統を交配した子孫が、旺盛な生育や高い収量性を示す現象。
• F1品種：異なる親系統を交配して作られた雑種第一代の品種。
• 系統育種法：交配後の個体を系統ごとに管理し、選抜と固定を進める育種法。
• 集団育種法：交配後の初期世代を集団で維持し、固定が進んだ段階で選抜する育種法。

参考資料

• 東邦大学 理学部「植物の繁殖－自殖？他殖？」
• 国立環境研究所「熱帯樹木 Shorea laxa の自然集団では長距離花粉散布は種子の二親性近交弱勢の回避に有効である」
• 農研機構「組合せ能力が高い飼料用とうもろこし一代雑種親品種 Mi62」
• 愛媛県農林水産研究所「イチゴ自殖系統間F1における数種形質の遺伝」
• 福岡県農林業総合試験場「イチゴ炭疽病抵抗性自殖系統の育成」
• 東京大学「ダーウィンが提唱した自殖の進化を解く鍵は花粉遺伝子の変異」
• 日本植物生理学会「植物における自殖弱勢と栄養繁殖の進化的背景」