科學研究 - 透過基因編輯一年完成品種改良，讓農作物適應地球變暖

隨着人口成長和地球變暖，未來可能會出現糧食危機。農作物品種改良技術的創新有助於避免糧食危機。如果一年就能培育出擁有野生植物般頑強生命力、可以抵禦乾旱和肥料不足的「超級農作物」，那麼即使氣候劇烈變化，也能穩定收穫糧食。該技術也許會支撐起人類2050年的餐桌。

糧食危機是一個全球性的課題。據日本農林水產省預測，2050年的糧食需求量將達到2010年的1.7倍。如果隨着經濟隊形變換，農田的單產增加，預計穀物的產量將以與糧食需求量以相同的速度增長。但隨着地球變暖加劇，預計發生洪水和乾旱等災害的風險也會升高。如果不開發能因應地球變暖的農作物，就可能無法提高農作物產量。

要想快速開發出能因應地球變暖等的品種，必須進行技術創新。在日本，品種改良技術入選了政府主導的「登月型研究發展專案」，並已於2月份全面起動。

在中國雲南省的荒野中成長的蕎麥祖先品種。可能攜帶能抵禦惡劣環境的有用基因（圖片由京都大學的安井助教提供）

該專案的研究目標是2050年之前將稻米、小麥和大豆等的品種的改良時間縮短至一年。利用有效修飾基因的「基因體編輯技術」，預計一年就可以完成品種改良。如果能快速培育出可以抵禦氣候變遷的品種，就可以防止產量下降。擔任此專案經理的築波大學教授大澤良表示：「打算培育產量與現在相同，而且可以抵禦乾旱和水害的品種」。

常規的品種改良是使具有優良品性的栽培品種相互雜交，從而培育兼具二者優點的品種。以前重視產量、抗病性和味道。即使抗旱性稍微差一些，但只要有農業用水就沒問題，「結果導致纖弱的栽培品種增多」（大澤教授）。

研究人員着眼於野生植物。例如，紅小豆的野生品種耐鹽害，在海邊也能成長。蕎麥的祖先品種可以在荒野中成長。研究人員首先要找到並收集這些特性的基因，列出能抵禦各種環境的有用基因。將這些基因植入栽培品種的話，可以在短時間内培育出理想的品種。透過分析基因體（全部遺傳資訊），還可以應答靶基因以外的基因是否有變化。

參加該專案的東京大學藤原徹教授等人着眼於即使鉀肥較少也能成長的野生水稻，發現了形成這種特性的基因區域。還成功地將這種基因植入了水稻的栽培品種中。

據介紹，有用的基因也可能會稍微改變形態，在栽培品種中「沉睡」。目前，植入其他生物的基因會受到侷限。藤原教授預測，僅激活沉睡的基因「是可以自然發生的變化，因此容易被社會接受」。

不過，要想多增加一些有用的特性，需要同時編輯基因體的許多位置。據悉，目前的基因體編輯技術只能同時編輯幾個位置。一種特性也可能涉及到多個基因。要想自由決定品種的特性，編輯技術的進一步改良也非常重要。

與IT的融合也至關重要

能以低價格快速分析基因的技術已經出現，探索有用的基因時，「長讀測序（Long Read Sequence）」技術非常重要。普通的「二代測序」是擷取分爲短序列的遺傳資訊，然後拼湊起來確定基因體。同一序列多次重複的部分無法判斷重複次數。長讀可以擷取長序列，能解決這個課題。

品種改良的主要歷史
約1萬年前	農耕開始。開始選擇特性優良的個體進行培育。
1900年	重新發現孟德爾定律，品種改良加速
20世紀下半葉	基因重組技術普及
2012年	發表可有效進行品種改良的基因體編輯技術“CRISPR-Cas9”
2021年	築波大學等的研究專案全面起動
2030年	實施可以在虛擬空間測試新品種特性的試製版系統
2050年	1年就能培育出可以抵禦惡劣環境的品種