くらしとバイオプラザ21

「新しい育種技術（New Plant Breeding Techniques, NBT）」とは、従来の交配や接木などに加えて、分子生物学的な手法を組み合わせた品種改良（育種）技術の総称です。
品種改良あるいは育種というと、すでにある品種同士を交配させて、いいとこ取りをするようなイメージをもつ方が少なくないかと思います。実際には、それ以外に交配に利用できる素材となる作物を”資源”として収集・保存・管理すること、細胞培養や放射線などを利用して新たな変異を持った作物をつくり、交配の親に利用すること、できた新しい品種を広く配布するための種子を増殖することなど、様々な工程があり、それぞれに工夫がなされ、常に新しい技術開発がされてきました。

近年は農学分野でも遺伝子やタンパク質など分子レベルでの研究が急速に進み、様々な知見が積み重ねられてきました。研究室の実験で利用されていた分子生物学的手法が確立してくると、その手法を育種に応用できるようになりました。従来育種の欠点を補えるメリットがあるならば、その技術を育種に応用して効率よく、貢献度の高い品種をつくろうと研究者は考えました。そこで開発されてきたのが新しい育種技術です。

新しい育種技術は、望む性質の作物を作ったり、たくさんの植物個体の中から望む個体だけを探したり、果樹など花が咲いて実がなるまでの時間を短くしたりすることで、新品種育成までの時間やコストを削減することが可能と考えられています。

また、新しい育種技術と呼ばれる技術の多くには、遺伝子組換え技術を利用します。例えば、ある技術ではこの導入する外来遺伝子は、自然突然変異と同様の変異を起こすための道具であるため、望む性質の個体が得られれば必要なくなります。そのため、最終的な品種になるまでに、非組換え品種などとの交配により取り除きます。このようなプロセスを経ると、理論上は最終的な品種には外来遺伝子が残らず、従来の育種技術で育成された品種と同じものができます。

このことにより、育成された品種を遺伝子組換え農作物と判断しないことで、莫大な時間と費用のかかる安全性評価が省略できれば、さらなる時間やコストを削減が可能となります。さらに、日本の種苗会社や大学などが新技術を利用した世界にも貢献できる品種を実用化する可能性が高まります。反面、遺伝子組換え技術であるということのみならず、新技術を応用することから、本当に安全性に問題が無いといえるのか、しっかりした基礎データを取り、科学的に評価することが必要になります。

これから、日本や世界の食や農業の課題を解決するため、大きな期待を寄せられている新しい育種技術。今後、私たちは新しい育種技術をどのように使っていけば良いのか、考えていきましょう。

具体的にはどのような手法があるのですか？

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新しい育種技術の利用について、世界で最初に議論を始めたのがEUでした。EUの調査報告書には、代表的な技術を８つのカテゴリーに分けて記載していますが、今後も増える可能性があります。

1. 人工ヌクレアーゼを利用したゲノム編集
   DNA の特定の部位を切ったり、統合したりできるタンパク質（人工ヌクレアーゼ）を使う技術
2. オリゴヌクレオチド指定突然変異導入技術
   人為的に改善をしたい遺伝子の塩基配列（オリゴヌクレオチド）を用いてゲノム中の塩基配列を改変し、最終的には次世代に受け継がれるような数塩基の変異を植物ゲノムにもたらすが、導入したオリゴヌクレオチドは消滅する技術
3. シスジェネシス/イントラジェネシス
   同種の遺伝子を同種に導入する技術。遺伝子を発現させる調節領域も含めて遺伝子をそのまま使う場合をシスジェネシス、調節領域は同種由来だが別の遺伝子に由来するものを用いる場合をイントラジェネシスという。　
4. RNA依存性DNAメチル化
   DNA配列を変えずに、DNAのメチル化によって新しい形質を導き出す手法
5. 接ぎ木による新しい遺伝子組換え技術の開発
   遺伝子組換え植物を台木あるいは穂木にした接ぎ木
6. 逆育種
   染色体を2組持つ植物（２倍体）において、外来遺伝子によって、染色体間相同組換えを抑制した上で、交配や花粉培養等によって、目的遺伝子をホモに持つ個体を効率的に作成する技術等。育成された品種には、外来遺伝子は残っていない。
7. アグロフィルトレーション
   植物の葉に Agrobacterium 菌や植物ウイルス等を接種し、 一過的に目的遺伝子を発現させる技術。fl oral dip 法を除い て、次の世代に、外来遺伝子は伝わらない。 30 遺伝子組換え作物・食品編
8. 合成生物
   DNA 配列を人工的に合成して、新生物を作る手法

なお、これらの詳細については、「資料室」で紹介している冊子などをご覧ください。

そもそも”育種（品種改良）”とは？改めて考えてみましょう

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作物の育種を例に考えて見ましょう。私たちが毎日食べている野菜や芋、穀物、果物など農作物のほとんどは雑草のような植物でした（野生種）。人類はその中から突然変異や交雑によって、人間や家畜が食べられるものを探し、種を取り、栽培することで食料を増やし、繁栄してきました。この、雑草のような植物から栽培できるような農作物にしたことを「栽培化」といいます。
　　
その後、収穫量や可食部を増やす、毒が少なく味の食べやすい、栽培しやすいなどの農作物が必要とされ、18世紀ごろから人の手による交配が始められました。19世紀後半にはメンデルが遺伝の法則を見出し、それにより交配による育種が加速化したといわれています。
　
　突然変異や交配などで生物の性質の変化は、その性質を（直接あるいは間接的に）司る遺伝子や、遺伝子の働きを調節する遺伝情報が書き変わることで起こります。育種とは、この自然に起こる生物のDNAの書き換わりをうまく人類が利用した営みともいえます。
　　
現在は、突然変異体や交配で望む性質の農作物を作るだけでなく、野生種や今は栽培されなくなった古い品種の種子を収集・管理して育種に使うようになっています。また、分子生物学的手法を利用して、生物の遺伝情報を利用して望む性質を持つ個体を効率よく探す手法が開発されるなど、様々な工夫がなされ、常に新しい技術開発がされています。
　
　また、育種で作られる新しい品種は、耐病害虫や栽培のしやすさ、流通や加工のしやすさ、消費者の好みに合わせたものはもちろんですが、塩害などの環境ストレスへの耐性、有害物質をより吸収したり可食部に溜め込んだりしないものなども開発が進んでいます。日本国内だけでなく、世界中で気候変動や異常気象による環境変化や病気や害虫による被害拡大など、食や農業の課題が存在しています。それらの解決に貢献できるとして育種技術に対する期待が高まっています。

今、どうして新しい育種技術が使われようとしているのでしょうか？

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食料や農業をめぐる様々な課題の解決に、育種は貢献できます。
　
　しかし、解決しなくてはならない課題には、従来の育種技術よりももっとスピーディに育種を進め、可能な限り早く対応する品種を育成しなくてはならない。研究者は、そのための技術開発にも取り組んできました。その成果として“新しい育種技術”が生まれてきたのです。
　
　もちろん、従来の育種技術が必要なくなったわけではありません。これからは新旧の技術を使い分けたり、組み合わせたりすることで新品種の育成は諸課題を解決したり、私たちの生活を豊かにしたりします。

これからのこと、考えてみませんか？

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　消費者が手ごろな価格で、美味しい食品を購入できるためには、まずは生産者が安定して農作物を収穫できなくてはいけません。しかし、気候変動や異常気象、それによって、砂漠化や水害など環境変化や病害虫が拡大することがあります。これにより農作物の収穫が不安定になったり、一部地域で生産できなくなったりということが、これまでも度々ありましたし、今後も起こると懸念されています。このような課題はできるだけ早く解決しないといけない、ということは多くの方が感じることでしょう。
　
　一方で、これらの課題の解決に新しい育種技術が大きく貢献できる、と聞いても、新しい技術には不安を感じる人もいるでしょう。
　
　将来の社会、将来の世界のために、新しい育種技術を含む様々な育種技術を、今後、私たちはどのように利用していけば良いのか、みなさんと一緒に考えていきたいと思います。