致死的な胴枯病で100年以上も壊滅状態にあった伝説的なアメリカグリの木が、新しいゲノム技術と慎重に育てた交雑種のおかげで、絶滅の淵から復活する可能性があることが新しい研究で判明した。その研究で実施された実験で、平均70～85％をアメリカグリの系統を使って樹木を育種すると、結果的に胴枯病と根腐れに対してかなりの抵抗性を持つ樹木になることが示された。アメリカグリの枯死は、外来の病気が固有種をいかに急激に壊滅させるかを示す最も顕著な例の一つである。クリ胴枯病の原因であるネクロトロフ菌は、19世紀後半にアジアのクリに付着して北米に持ち込まれた。数十年のうちに数十億ものアメリカグリが枯死し、かつてはメイン州からミシシッピ州にかけての森の優占種であったこの樹木は消滅した。現在、この種は機能的絶滅種と広く認識されている。アメリカグリ復活の取組みは、病害に強い樹木の育種も含め、1世紀以上続いている。自立再生するアメリカグリ個体群の回復に、中国グリの抵抗性対立遺伝子の遺伝子導入が寄与してきたものの、胴枯病抵抗性の遺伝的構造が複雑で不明点も多いことから進行は遅れている。 このギャップに対処しようと、Jared Westbrookらは交雑育種プログラムにおいて3つの重要な創始種となるクリの染色体スケールのゲノムアセンブリを作成した。高度にアノテーションされたこれらの参照ゲノムを比較し、Westbrookらは、大半の蛋白質コード遺伝子が種にわたって共有されており、コピー数多型（CNV）が中国グリの胴枯病耐性に寄与していると考えられることを発見した。さらにRNAシーケンシングでは、アメリカグリと中国グリでは胴枯病感染に対する反応が大きく異なることも示された。また、代謝産物プロファイリングでは、中国グリは菌の成長を抑制する化合物を高濃度で持っていることが判明し、これらの代謝産物を強化することでアメリカグリの抵抗性を向上できることが示唆された。こういった複雑さを考慮し、Westbrookらは、戻し交雑育種法を通じて抵抗性を持つ交雑種を作る際には循環選抜と多世代にわたる交雑がより有効だと考えられると主張している。「長期現場試験での樹木育種プログラムで、遺伝的獲得量を評価することが重要」とJared Westbrookは特筆している。「理想としては、局所環境の影響と形質に対する遺伝的影響を分けるために個々の家系を複数の現場に植えるべきである。」関係するPerspectiveでは、Steven StraussとGancho Slavovが本研究について更に詳しく論じている。

量子セキュアなインターネットの構築に向けた重大な一歩となる、100 kmにわたる光ファイバーでの装置無依存量子鍵配送を研究者らが実証した。この結果は、大都市規模――これまでの取り組みをはるかに超える長距離――での、この方法による暗号セキュリティが保証可能であることを示しており、量子ネットワークの原理検証実験と現実世界への適用とのギャップを埋めるものである。量子鍵配送（QKD）は、量子技術の最有力な適用の1つであり、極めて安全なデジタル通信を可能にする。初期のQKDは、信頼できる装置を使用して安全を確立するが、技術的な限界と脆弱性の問題がある。より高度なアプローチである装置無依存QKD（DI-QKD）は、基本的な量子現象（ベルの不等式の破れ）から直接その安全が得られ、量子装置の内部機能の信頼を必要としない。ただしDI-QKAは要求が非常に厳しく、質の高い量子もつれの生成と長距離での効率的な検出を必要とする。これまでDI-QKDは、実験室ベースの原理検証実験において短距離でしか実証されていなかった。今回Bo-Wei Luらは、100 kmの光ファイバーで結ばれた量子もつれ状態にある2つの原子間でのDI-QKDの実現を報告している。単一光子干渉、低損失通信波長への量子周波数変換、ノイズ抑制光子放出といった高度な技術を組み合わせることによって、Luらは長距離にわたる忠実度の高い量子もつれの配送に成功し、有限データで11 kmにわたる証明可能安全な量子鍵の生成を達成、さらに100 kmでも正の鍵レートが可能であることを示した。著者らによると、今回の成果はDI-QKDの距離をこれまでに実証されていた距離と比較して2桁以上延長したことになる。

最近の国連において、2030年までに農薬の使用量とリスクを半減させるという目標が設定されたにもかかわらず、世界中で、農薬の総毒性および生態系への害が増加している。本研究結果は、毒性で重み付けをした農薬使用の世界基準を確立するとともに、生物多様性に最も大きな影響を及ぼす農薬、作物、および国の組み合わせを特定するものである。農薬の広範な使用により、世界の生物多様性に対する脅威が増大している。この問題に対処するため、国連生物多様性条約第15回締約国会議（COP15）では、2030年までに農薬の使用量とリスクを半減させるという目標を設定し、このほど新たな世界的指標である「総施用毒性（TAT）」を採用した。TATを用いれば、農薬の使用量だけでなく、各化学物質が生物にどれほど有害であるかを把握できる。しかしながら、農薬の毒性は非標的種ごとに大きく異なるため、これまでの地球規模の研究では限られた種類の農薬や種に注目するか、使用量のみに依存していた。こうした研究は通常、毒性に大きな違いがあることを見過ごしていた。その結果、農薬が生物多様性に及ぼす脅威の真の範囲や、国連の目標達成に向けた進展状況は依然として不明である。Jakob WolframらはTATアプローチを用いて、農薬が生態系に及ぼす害を測定する世界共通の手法を開発した。Wolframらは単一国の基準に依存するのではなく、世界の主要な7つの規制当局から、種群および農薬ごとの平均的な規制上の安全基準値を採用することで、その結果が世界の状況を反映するようにした。著者らはこの毒性基準で農薬の総使用量に重み付けをすることにより、625種類の農薬が幅広い種に及ぼすリスクを把握することのできる、単一の包括的指標を作成した。本研究結果によって、世界中で農薬の生態毒性が全般的に上昇しており、多くの国、作物、種群で増加傾向が見られることが明らかになった。全体として、TATはごく少数の高毒性化学物質に独占されており、果物、野菜、トウモロコシ、大豆、穀物、米が世界の農薬毒性の76～83％を占めている。さらに、中国、ブラジル、米国、インドが合わせて世界のTATの53～68％に関与している。Wolframらによると本研究結果は、根本的な変革を行わない限り、ほとんどの国が国連の農薬削減目標を達成できないことを実証しているという。