隨着強颱風襲擊日本列島的情況增多，對農作物造成的災情也越來越嚴重，在此背景下，遭遇颱風也難倒伏水稻的開發正在推進之中。東京農工大學透過應用水稻DNA資訊的「基因體育種」，開發出了既能保持美味大米的代表性品牌「越光米」的口感，又能讓稻杆粗壯結實的品種。這種能在短時間内高效改良品種的基因體育種，已經成爲因應氣候變遷和保障糧食安全的重要技術。

容易倒伏的「越光大米」（圖左）與難倒伏新品種「櫻花王子」（供圖：東京農工大學大川泰一郎教授）

2022年颱風也給日本各地帶來災害。9月的14號颱風威力極強地登陸鹿兒島縣，並縱穿了日本列島的日本海一側。這場颱風，給九州等地即將收穫的水稻帶來了倒伏災害。倒伏會導致稻米產量和質量的下降。

近年來，由於颱風的大型化，給包括日本在内的東亞和東南亞的水稻帶來了倒伏災害。在全球暖化的背景下，如果強颱風進一步增多，今後恐怕災害還會繼續操作擴大。

東京農工大學的大川泰一郎教授等人長年致力於開發遭遇颱風也不容易倒伏的強壯水稻品種， 2022年已有多個新品種獲得了日本農林水產省的登錄。其中之一的「櫻花王子」，其口感與「越光」一樣好，但比「越光」的稻杆粗壯結實。

以「越光」爲代表在日本種植的水稻，基本上都是溫帶粳稻品種。大川教授等研究人員把研究目標轉向了與此不同的秈稻、熱帶粳稻等品種所攜帶的基因上。

與稻杆強度相關的有4個基因，研究人員用攜帶了1～4 的「越光」系水稻進行雜交培育，並調查了水稻口感和難倒伏性質與基因的組合關係。其中，櫻花王子攜帶了3個基因，口感與抗倒伏的兼顧性最好。

研究人員在反複雜交的基礎上利用了DNA資訊。透過調查每個品種的基因標記——DNA序列，就能簡單快速確定品種所攜帶的基因。因爲在育苗階段就能透過分析DNA來篩選水稻，所以無需像以往的育種方式那樣，一定要等到水稻苗長好後再調查。這種方式可以減量種植面積和勞力，在短時間内高效地改良品種。

以往的育種方式，要事先培育好水稻，透過實際應答水稻的性質後進行選拔，需要依賴專家的經驗和直覺反復嘗試雜交。大川教授介紹說：「以往的育種方式需要10年的時間，但基因體育種大約只需要5年左右，速度是原來的2倍左右。」。

基因體育種不僅限於水稻，在其他許多作物和家畜的育種中也得到了應用。在不只是強颱風增多的氣候變遷，肥料價格高漲等糧食的安全保障情況也急速變化的背景下，急需可適應時代的品種改良。

基因體育種不僅可以培育出強韌難倒伏品種，還可以運用於「耐高溫抗乾燥、對疾病及害蟲等的抗壓性強」、「使用較少的肥料或有機肥料也能很好地成長」「便於利用生質燃料或飼料」等多種品種的開發。該技術有望與改變基因的「基因體編輯」等技術相結合，實施環境友好型的可持續性農業育種。

基因體改良品種，在全球推進

爲拯救第二次世界大戰後由於人口激增帶來的糧食危機，難以倒伏的小麥和水稻品種曾是活躍在二十世紀40～60年代「綠色革命」時期的主角。以往的品種具有因施多了化肥導致長得過高而發生倒伏，反而導致產量下降的問題。諾曼·勃勞格博士在墨西哥工作期間，透過改良的矮杆植株品種，大幅增加了世界的穀物收穫量。鑑於他爲墨西哥綠色革命做出的貢獻，諾曼·勃勞格博士在1970年獲得了諾貝爾和平獎。

傳統的不易倒伏品種，是使與合成植激素「赤黴酮烯」相關的基因發生變異，來實施讓稻杆不長高的。1956年在日本誕生的「越光」大米口感極佳，是日本國内產量最高的品種，但實際種植卻很困難，因爲「越光」的稻杆很細容易倒伏。在每年颱風逐漸大型化和暴雨逐漸增多等氣象條件日漸嚴峻的情況下，急需改良爲稻杆粗壯的品種。

2004年水稻基因體被破譯後，水稻育種進入了「後基因體」時代。在作物和家畜的品種改良中，透過基因體預測品種的性質，選拔優良個體的基因體育種在世界範圍内得到了推廣。特別是在種植和培育都需要較長時間和勞力的果樹以及家畜的育種方面發揮了良好效果，水稻也開始誕生劃時代的新品種。

日文：越川智瑛、《日經產業新聞》、2022/10/7
中文：JST客觀日本編輯部