収量と品質形質に関するサトウキビ異種間雑種の遺伝子型×環境（G×E）相互作用を解明するための複数のAMMIモデルの検討

このサトウキビ研究が重要な理由

サトウキビは紅茶を甘くする以上の役割を担っています。世界の砂糖の大半と、再生可能燃料の大部分を供給します。それでも、有望な新品種を栽培しても、ある年に収量が上がり、次の年に下がるといった変動を農家はよく経験します。本研究は、食料、燃料、農家収入に大きな影響を与える実用的な問いを投げかけます。すなわち、どのサトウキビ系統が、さまざまな年・作シーズンにわたって高い収量と安定した糖分を同時に備えているのかという点です。研究者たちは、見せかけの好成績と真に信頼できる“働き手”品種とを分離するために、先進的でありながら農家視点にも向いた手法を用いています。

多数の品種を複数の栽培形態で試験

チームは、主にインドで育成された19のサトウキビクローンを、商業的な研究農場で2年間にわたり試験しました。栽培は農家が一般的に栽培する3つのサイクル―初植、次植（第2植）、および古い切り株から生えるラトーン（再生）作―を通じて追跡しました。各クローンについて、農家や製糖工場に直接関わる形質を測定しました：ヘクタール当たりの株立ち数、茎の高さと太さ、単茎重、ヘクタール当たりの総茎量（茎重）、および実際に得られる抽出糖量です。さらに、植付後10か月および12か月時点でのジュース品質（ショ糖含量、純度、商業用茎糖収量）など、工場利得を示す指標も追跡しました。

植物性質と環境要因の切り分け

育種における最も困難な課題の一つは、ある品種が良好に見えるのが本当に優れているからか、あるいは単に天候や土壌条件に恵まれただけなのかを判断することです。これに対処するため、研究者たちはAMMIモデルと呼ばれる一連の統計手法を用い、遺伝的要因、環境要因、それらの相互作用の影響を分離しました。従来のAMMIアプローチと、外れ値や極端なデータに強い“ロバスト”版を比較しました。主要な5つの収量形質といくつかのジュース形質において、遺伝と環境の両方が性能に強く影響し、特に茎量、茎の大きさ、糖収量については両者の相互作用が重要であることを確認しました。

高く、かつ安定した茎種の発見

選抜に役立てるため、チームは図表に留まらず各クローンの安定性スコアを算出しました。これらのスコアは、環境間で平均値近くに性能を保つ品種を評価し、振れ幅の大きい品種を低く評価します。いくつかのクローンが特に信頼できるものとして浮かび上がりました。総茎量では、Co 15020、Co 19002、Co 15017、Co 20010などが高い安定性を示しました。ヘクタール当たりの糖収量では、Co 20010、Co 20005、Co 21004、Co 15020が際立ちました。収量と安定性を単一の指標に統合した際には、Co 15017、Co 14012、Co 15020が高収量かつ信頼性の高い茎生産に有望であり、Co 20010、Co 86032、Co 15017は信頼できる糖生産に適していることが示されました。

早熟で高糖の茎を見つける

すべてのサトウキビが12か月満期まで畑に残る必要はありません。10か月で高いショ糖レベルに達する早熟系は、製糖所の供給を分散させ、農家のリスク管理に役立ちます。300日（約10か月）時点のショ糖と純度の閾値を用いて、本研究はCo 11015、Co 15020、Co 20009、Co 20010、Co 20011、Co 21007などを早熟群として分類しました。これらは高い糖率と比較的安定した挙動を季節を通じて兼ね備えていました。特にCo 20010は、早期に高いショ糖を蓄積しつつ、その後も糖分が増加する特徴があり、早期収穫と通常収穫の両方に魅力的でした。

農家と製糖所にとっての意味

簡潔に言えば、本研究は、単に好条件の年に高収量を示すだけでなく、異なる作サイクルにわたって安定して生産性と糖分を確保するサトウキビクローンを特定できることを示しています。試験したモデル群の中では、線形フィットを用いたロバストAMMIアプローチが、変動する条件に本当に強い品種を最も明確かつ一貫して示しました。特にCo 15017とCo 14012、そして長く用いられている標準種Co 86032は、インド全域での広域試験に進む準備ができているように見えます。期待どおりの性能を示せば、農家は年間を通じて安定した茎重量と糖分をもたらす品種を得られ、収入の安定化や市場への砂糖とエタノールの安定供給に寄与するでしょう。

引用: Durai, A.A., Kona, P., Pazhany, A.S. et al. Multiple AMMI models investigation to decipher the genotype by environment (G×E) interaction in sugarcane interspecific hybrids for yield and quality traits. Sci Rep 16, 9368 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32392-1

キーワード: サトウキビ育種, 収量安定性, 遺伝子型と環境の相互作用, サトウ作物品種, 作物性能解析