トピックス（172）

食料の安定供給を阻む要因として、地球温暖化による天候不順、バイオ燃料との競合、新興国における需要の増加などが挙げられている。その中でも、 地球温暖化による影響は年々深刻になっている。ＩＰＣＣ（気象変動に関する政府間パネル）の予測によると、今世紀の終わりには、熱帯・亜熱帯地域では1900〜2006年の 最高気温が作物の生育期での平均気温になると予想されている。熱帯・亜熱帯地域では約３０億人の人々が住んでおり、ほとんが農業で生計を立てている。従って、一たび 食料危機が起これば最も深刻な影響を受けるのも熱帯・亜熱帯地域の人たちである。

地球温暖化による影響も深刻であるが、世界の人口は今世紀末にはおよそ90億人に達すると予想されており、それを賄うためにも食料生産のための 画期的な技術革新が必要である。一昨年のサイエンス誌上に世界大作物栽培に関する革新的な研究状況が掲載されているのでその1部を紹介したい。

オーストラリアにあるCSIROの分子生物学者ピーター　ドッズは、黒さび病(Puccinia graminis)に抵抗性を有するコムギ品種を遺伝子組換え技術 により作出することに成功した。オーストラリアでは、永年コムギ黒さび病による被害に悩まされてきた。コムギ黒さび病菌は、コムギの気孔から胞子を入り込ませ、栄養分 を吸い取る。そのため、時には畑の50〜70パーセントのコムギが枯死する。今までに抵抗性の品種を苦労して育成しても、数年の内に病源菌に侵されてしまった。 例えば、Ug99という黒さび病菌は、抵抗性コムギ品種に対する感染力を獲得し、アフリカから紅海を横断してイランに到達している。ドッズの研究グループでは、黒さび病菌 の胞子がコムギの細胞に到達する際に分泌する物質を同定し、これらの物質とコムギの免疫系との相互作用を解明しようとしている。黒さび病菌が分泌する物質を非活性化 する遺伝子をコムギに組み込むことに成功すれば、菌はコムギに感染出来なくなる。このような遺伝子組換えコムギに対しては、さび病菌が抵抗性を獲得するのは極めて困難 であると考えられている。

米国カンザス州ランド研究所のジェリー　グローバーのグループは、多年生コムギの育成に取り組んでいる。現在、地球上の農耕地の約80％では一年生 作物が栽培されている。そのため、毎年畑を耕し、大量の肥料を投入しなければならない。畑を耕すことにより、エロージョンによる土壌表層の流失も起きている。コムギの 多年生化に成功すれば、根を深く張ることができ、より少ない施肥でより多くの収穫を期待することができる。これは、根を深く張り巡らすことにより、効率的に窒素固定 菌を共生させ、より多くの窒素を利用できるからである。実験によると、多年生植物は一年生コムギが必要とする窒素肥料の8％で同等の窒素分をを収穫可能にするという。

香港バプピスト大学の植物生理学者Zhang Jianhuaのグループは干ばつに強いコムギの栽培法を研究している。植物が水不足に直面した時、植物 ホルモンの１種であるアブシジン酸の働きで栄養分を植物から種子に移動させる。植物は水ストレスを感知すると、子孫を残すためにより多くの養分を種子に送り込もうと する。このような仕組みを利用して、コムギの根に部分的に水ストレスを与えるようにすると、灌漑の回数を従来の４〜５回から１〜２回に減らすことができ、貴重な水 資源を大幅に節約できるようになった。研究グループでは、中国の農村地域でこのような栽培法の普及に努めているという。

米国ミズーリ州ドナルド　ダンフォース植物科学センターのリチャード　サイレのグループは、キャッサバの品種改良に取り組んでいる。キャッサバは、 アフリカを中心にして多くの人々の主食となっている。主食としてのキャッサバの利点は、栄養分が乏しい土壌でも育つこと、乾燥した条件でも育つことなどである。従って、 それほど労力をかけなくても栽培することができる。欠点は、主食とするには栄養分が十分とはいえないこと、及び消化により有毒なシアン化合物に変化する成分を含んで いることである。そのため、収穫物を粉末化してから調理しなければならない。そこで、研究グループでは、遺伝子組換えキャッサバの開発に取り組んでいる。開発された 遺伝子組換えキャッサバは、500グラム中に１日分の必要な栄養分が含まれており、有毒なシアン化合物をほとんど含んでいない。現在、プエルトリコやアフリカ各地で 圃場試験が行われている。

英国ケンブリッジ大学の分子生物学者ジュリアン　ハイベルドのグループは、フィリッピンの国際イネ研究所(IRRI)と共同で「高収性イネ」の開発を 行っている。ある種の熱帯産イネ科植物は、効率の優れた光合成系を備えている。これらの植物では、気孔から炭酸ガスを取り込むと、一旦４炭糖に変換してから、光合成 細胞に送り込む。このようなプロセスはＣ４光合成と呼ばれている。グル−プでは、Ｃ４光合成を行っているトウモロコシなどの関連遺伝子をイネに取り込んで、Ｃ4光合成 を行わせ、高収性イネを開発することを目指している。計算によると、この方法によりイネの収量を５０％増やせるという。既に、Ｃ4光合成に関係しているトウモロコシの 遺伝子をイネ体で発現させることに成功した。この研究プロジェクトに対して、Bill & Melinda Gates財団が３年間に12億円の資金提供を申し出ているという （2010年5月31日）。

主な参考資料
Emma Marris, Science 456, 563 (2008)