中山 一郎
國立研究開發法人水產研究與教育機構 理事長
2021年起擔任未來社會創造事業 研究開發負責人
吃魚是日本飲食不可缺少的文化，但以天然水產品為主的捕撈漁業產量已經觸頂，所以為了穩定增加水產品產量，養殖業的重要性日益升高。然而，「飼料」、「魚苗」、「場地」各自存在的課題成為瓶頸，導致目前日本國內水產養殖業處於低迷狀態。日本水產研究與教育機構的中山一郎理事長正聯合多個領域的研究人員及民間企業推進研究，旨在開發出適合日本的可持續養殖系統。
日本魚類捕撈量持續下降
需要實現多品種養殖
全球漁業總產量在急速擴大，60年來已增長至7倍以上。自1980年代後期起，天然水產品的捕撈漁業已經觸頂，而利用海面及內陸水域開展的養殖業迅速擴大，目前全球水產品的養殖產量已超過天然捕撈量（圖1-左）。相比之下，日本自1960年代起便率先開展了海水養殖，但養殖產量在整體水產養殖業中的佔比仍然較低（圖1-右）。
圖1 聯合國糧食暨農業組織（FAO）的報告顯示，全球整體的水產品養殖產量已超過度捕撈撈漁業的產量，然而日本的養殖產量卻處於停滯狀態。
日本的漁業捕撈產量自1980年代後期達到峰值後便持續下降，部分魚類因海水溫度上升等因素捕撈量驟減。不足部分主要依賴進口彌補，要確保水產資源的穩定供給，依靠養殖業來提升產量不可或缺。儘管日本在單項養殖技術方面處於世界領先水平，但在大規模化和全球市場競爭方面，仍遠遠落後於挪威等國。
在由日本水產研究與教育機構理事長中山一郎擔任研究負責人的JST（國立研究開發法人科學技術振興機構）的未來社會創造事業「日本型可持續新一代養殖系統開發」項目中，正在推進將日本積累的養殖技術與前緣科學技術相結合，開發多品種養殖系統，重振日本的養殖產業，同時守護並向世界推廣被聯合國教科文組織列為非物質文化遺產的以食用多種魚類為主的和食文化。
聚焦全球廣受歡迎的「鯖」
瞄準產業化，眾多企業參與
中山先生指出，日本水產養殖業停滯的原因在於養殖三要素「飼料」、「魚苗」、「場地」都存在各自的問題。具體而言，用於飼料的南美洲產鯷魚魚粉、魚油等需求增加導致價格上漲；生長迅速且健康的食用魚的育苗及研發需要較長時間；日本沿岸適合傳統養殖方式的海域有限且利用率已接近飽和。中山先生解釋道：「儘管眾多研究人員為瞭解決這些課題分別展開了相關研究，但尚未能使日本的養殖體系從整體上獲得改變。」
為此，「日本型可持續新一代養殖系統開發」項目同時推進與整合由多個部門進行的研究，以便實現成果最大化（圖2）——由京都大學研究生院農學研究科的小川順教授等人的團隊負責「飼料」研究；由東京海洋大學海洋科學技術研究科的吉崎悟朗教授等人的團隊負責「魚苗」研究；由東京大學生產技術研究所的北澤大輔教授等人的團隊負責「場地」研究。同時，著眼於未來的產業化，多家民間企業以及擁有大型試驗設施的「水產研究與教育機構」和地方自治體的水產試驗所等也參與其中，這也是該項目的一大特徵。
圖2 在中山先生領導的項目中，通過整合「飼料」「魚苗」「場地」三方面的研究成果，致力於開發適合日本的可持續新一代養殖系統。
在項目推進之初，中山等人首先將對象魚種統一為一種。原本「飼料」組以日本農林水產省的出口戰略重點魚種——鰤魚為研究對象，「魚苗」組以高檔魚類虎河豚和虹鱒為研究對象。然而魚種不同，研究成果難以相互應用，因此需要統一對象魚種。
在鮭魚、金槍魚等多種候選魚類中，經過討論最終決定選擇與金槍魚、鰹魚同屬鯖科的「真鯖」（以下簡稱鯖）作為統一研究對象。鯖富含DHA和EPA，且生長週期比鮭魚更短。中山表示：「鯖是全球廣泛食用的魚類，市場需求巨大，我們認為未來有望成為日本出口產業的主力魚類。」該項目目標是大幅縮短通常需要一年以上的養殖周期，在半年內培育出重300克的出貨規格。
開發來自去脂大豆的替代飼料
應對成本上升，確保營養成分
為期5年的「日本型可持續新一代養殖系統開發」項目於2025年迎來了最終年度，各研究小組均取得了階段性成果。「飼料」組為應對飼料成本上漲問題及向資源循環型食品生產轉型，集中力量開發出了以植物資源為原料的替代飼料。
在養殖成本中，魚粉等飼料費用的佔比高達80%。由於這些原料大多依賴進口，加之隨著全球養殖規模擴大，需求持續增長，主要原料秘魯鯷魚因過度捕撈及全球變暖導致捕獲量減少，供應難以增加，價格不斷上漲。此外，中山先生指出， 過去的這種「用魚餵魚」的養殖模式，除了成本方面以外，在可持續性方面也存在問題。
海水魚生長必不可少的營養素DHA和EPA，過去主要依靠添加魚油和魚粉來補充。對此，「飼料」組的小川教授利用其專長的發酵技術，以去脂大豆等植物性原料開發出含新型高油脂的發酵物，成功替代了大部分魚油和魚粉。研究結果表明，這種發酵物幾乎可以替代全部魚油以及約40%的魚粉（圖3）。中山評價說：「利用植物資源以低成本大規模人工生產DHA的研究取得突破，是非常具有開創意義的成果。」
圖3 利用去脂大豆等植物原料與微生物，開發出了不依賴魚油・魚粉的新型飼料。
調節光照與水溫縮短鯖成熟期
運用不育技術保護優良品系
「魚苗」組致力於培育生長迅速且健康的養殖魚類，以及魚苗品系保護與保存方法。研究團隊利用約1000尾鯖的基因組資訊，通過多代雜交配種推進了優良品系的培育。
通常鯖至少需要一年才能具備繁殖能力。研究團隊通過調節日照時數和水溫，開發出使鯖在較短時間內性成熟的技術（圖4）。雄魚5個月、雌魚8個月即可成熟，大幅縮短了育種周期。
圖4 設置最低水溫和短日照時期，縮短一年的環境周期。通過使魚類誤認為季節變化已提前，促使其短期內性成熟。
為保護培育出來的優良魚種品系，研究團隊還開發了基因編輯絕育技術。不同於傳統絕育方法，該技術可實現100%的絕育率。中山解釋說：「這樣不僅可以保護育種者的權益，也能防止逃逸的養殖魚與野生魚類交配，避免對生物多樣性造成不良影響。」此外，團隊還開發了半永久性保存生殖細胞的技術，以防止優良魚種因世代更替而中斷。目前正加速推進研究，旨在將這些技術推廣至鯖以外的多種魚類。
成功開發出半封閉式養殖系統
同時布局大型海上與陸上養殖
「場地」組致力於開發適用於多樣環境和多魚種的養殖箱網實用化，並構建相應的養殖系統整體方案。挪威和中國大都採用單一魚種的大規模養殖設施，而日本則長期使用約10米見方的小規模箱網養殖系統。但該方式直接受周邊海水環境影響，存在因海水升溫和赤潮導致魚類受損等風險。
為此，中山團隊開發出了一種半封閉式養殖系統：在海面設置低透水性材料製作的箱網，從箱網下方採集的海水在箱內循環利用。經室內耐久性測試後，目前正在茨城縣那珂湊漁港等地開展實證實驗（圖5）。該系統可在夏季從海底附近抽取海水以抑制水溫上升，同時還能防止寄生蟲和赤潮進入。但由於材料不透水，颱風等極端天氣可能導致箱網搖晃，可能會使魚類產生緊迫反應。目前正在進行觀察與記錄魚類行為的各項實證實驗。
圖5 海面半封閉循環式養殖系統整體示意圖（上）及茨城縣那珂湊漁港的實證實驗現場（下）。採用帆布等不易透水材料製作箱網，設置於海面，採集的海水在內部循環，再與魚類排洩物一併排出。
未來還將構建「多營養級綜合養殖（IMTA）」系統，通過組合食物鏈不同層級的生物，有效利用飼料殘渣和魚類排洩物。中山先生展望道：「本項目因鯖養殖適宜性而選擇了半封閉式箱網，今後在「養殖場地」方面，無論是近海大規模海上養殖還是陸上養殖，都會考慮各種方式。」
目前，「日本型可持續新一代養殖系統開發」項目正圍繞2026年3月研究期結束這一節點，開展三個研究小組的整合實證實驗：在半封閉式箱網這一「場地」中，以採用植物發酵物的「飼料」培育優良品種的「魚苗」。中山先生強調這項研究意義重大，日本雖有很多養殖相關的研究，但圍繞同一魚種同時推進「飼料」、「魚苗」、「場地」三方面的綜合研究尚屬首次。
基於以上成果，未來有望從鯖拓展至更多魚種。對於食用魚類種類尤為豐富的日本人而言，實現多品種養殖，並與天然捕撈相結合形成穩定供應鏈，具有重要意義。中山先生表示：「今後在日本，像農業一樣，由人類主動生產食物的魚類養殖業將成為常態。」他還強烈希望通過養殖技術振興水產大國日本，並為全球食物的穩定供應做出貢獻。（TEXT：肥後紀子、PHOTO：島本繪梨佳）
原文：JSTnews 2026年2月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
