家畜化と育種 1.0 からインテリジェント デザイン 4.0 まで、これが種子の力です。

米は世界人口の約50%に主食を提供しています。小さな種が世界を変えることはよくあります。最近、北京で開催されたテンセントサイエンスWEカンファレンスでは、稲のインテリジェントデザイン育種4.0のダイナミクスが提案され、稲の育種の過程と種子の力を実感することができました。

家畜化と繁殖 1.0

人間による作物の栽培は、農業文明の始まりの重要な象徴です。野生植物は長い栽培化の期間を経て、人間のニーズに合った形状を維持してきました。家畜化後、作物の収穫量は大幅に増加し、適用可能な栽培範囲も大幅に拡大しました。現在私たちが栽培している米は、約7,000年から10,000年前に生息していた「二倍体の野生米」にまで遡ることができます。

出典: Tuchong Creative

二倍体とは、受精卵から発生し、体細胞内に 2 セットの染色体を持つ個々の生物です。二倍体体細胞から栽培された植物や、染色体を 1 セットしか持たないが染色体の数が 2 倍になった半数体細胞から得られた植物も二倍体と呼ばれます。 2n と表すことができます。人間、ほぼすべての高等動物、そして高等植物の半分以上は二倍体です。

倍数性とは、細胞核内の染色体セットが倍増し、遺伝的に子孫に受け継がれる現象を指します。倍数性は生物進化のための元々の遺伝物質を提供し、進化を促進するものと考えられています。

倍数化は植物における最も重要な進化的出来事の一つです。二倍体から倍数体への進化の過程で、新たな遺伝情報が導入されます。

ハイブリッド育種 2.0

雑種育種は、異なる形質を持つ親を交配させて形質の組み換えを達成するプロセスです。雑種子孫は両親の優れた形質の組み合わせ（両親の形質よりも優れた形質の場合もあります）を持つ場合があります。両親の劣った特徴が組み合わさっている場合や、両親のどちらも持っていない劣った特徴がある場合もあります。そして、多くの交配子孫の中から育種目的に適う個体を選抜し、さらに優れた形質を安定的に継承できる新品種へと育成します。

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1963年にアメリカ人のヘンリー・ビーチがインドネシアで初めてイネの交配に成功し、1996年に世界食糧賞を受賞した。ヘンリー・ビーチのアイデアと計画には欠陥があったため、大規模に推進することはできなかった。

その後、日本人はハイブリッド米を栽培するための三系統育種法を提案し、ハイブリッド米を栽培するための基礎として適切な野生の雄性不稔植物を見つけることができると示唆した。日本人は長年の努力の末に野生の雄性不稔植物を発見したが、結果はあまり芳しくなかった。さらに、日本人は粉打ち法など一連の新しい稲の育種法も提案したが、結局さまざまな理由によりハイブリッド米の産業化は実現できなかった。

1971年2月、中国の科学者袁龍平はハイブリッド米の研究を専門にするために湖南省農業科学院に異動した。 1973年、彼が率いる科学研究チームは三系統交配を完成させ、ハイブリッド米の栽培に成功し、ハイブリッド米における歴史的な進歩を達成した。 1984年6月、国家ハイブリッド米研究機関である湖南省ハイブリッド米研究センターが設立されました。その後、国立ハイブリッド稲工学技術研究センターが設立され、袁龍平氏はそれ以来両センターの所長を務めています。 1986年に「二系統方式で亜種間の交雑の利点を活用する」という開発コンセプトを提唱。 6年間の努力の末、彼と他の研究者は二系統ハイブリッド米の主要技術の解明に成功し、その応用を推進し、収穫量の増加において良好な成果を達成しました。 1997年に提案された「超高収量ハイブリッド米育種」という技術路線は国際的に大きな注目を集めた。彼のリーダーシップの下、スーパーライスの収穫量という第一、第二、第三段階の目標である1ムー当たり700kg、800kg、900kgが、それぞれ2000年、2004年、2011年に達成された。第4段階の目標である1ムー当たり1,000kgも2014年10月に達成され、米の生産をさらに大規模かつ大幅に増加させるための基盤が築かれました。

分子育種3.0

交配育種には独自の「欠点」がある。交配されたときに稲の品種の「2つの側面」がどのようになるかは、自然の「決定」を尊重しなければならない。もっと簡単に言えば、2種類の米を混ぜ合わせるとどんな「子供」が生まれるかは自然が最終決定権を持っており、科学研究者には「決定権」がないのです。科学研究者ができるのは、生まれた「子ども」の中からニーズに合致し、安定した形質を持つものを選び出し、大規模生産することだ。この選択には、多くの場合、数十年、場合によっては数十年にも及ぶ努力が必要になります。

これは実際には「特性選択」です。時代の発展と技術の進歩に伴い、科学研究者は「遺伝子を直接選択する」というアイデア、つまりイネ分子育種3.0を提唱しました。それはどういう意味ですか？つまり、科学研究者はもはや、ハイブリッドの「子孫」、つまり新しい米の品種がどのようなものになるかを自分たちで決めるのに長い時間を費やす必要がなくなったのだ。つまり、イネの分子育種は、工業生産における工業製品の設計と同じように「設計」されているのです。

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イネの分子育種はどのように行われるのでしょうか?さまざまなイネの遺伝子が保存されているイネ遺伝子ライブラリ（イネ遺伝子データベース）があります。研究者は分子マーカーを使用して、これらのさまざまな遺伝子の中の「良い遺伝子」と「悪い遺伝子」を特定します。

この方法を用いることで、イネ品種の「パーソナライズ」設計が可能となり、効率的かつ効果的に新品種を栽培することが可能となります。

インテリジェントデザイン育種4.0

理論から現実へと変わりつつあるインテリジェント稲育種設計4.0について、中国科学院院士で国家作物遺伝資源銀行所長の銭千氏は、この方法は人工知能アシスタントに似ているかもしれないと語った。例えば、さまざまな気候変動に適応でき、高品質、高収量、ストレス耐性、高効率などの特性を持つ米の品種を栽培したい場合、このシステムは関連する技術的ソリューションの提供や評価に役立ちます。

イネのインテリジェントデザイン育種の鍵は、遺伝資源のデジタル化プロセスを加速することです。テンセントWEカンファレンスでは、テンセント科学技術館の「デジタル遺伝資源バンク」が立ち上げられました。これは、デジタル技術による遺伝資源の完全かつ効率的な探索と利用の大きな原動力となるでしょう。 「デジタル遺伝資源バンク」は、3Dモデリングなどの技術を活用してさまざまな農作物をデジタル化し、3次元の動的な形で表現することを可能にします。

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「デジタル遺伝資源バンク」では、関連技術を使用して作物の表現型特性を探索し、正確な収集を実現できます。これにより、作物の成長と発達の法則を研究し、より優れた作物の品種を「カスタマイズ」して設計できるようになります。

総合情報源：科技日報、科学技術協会の声、上海農業科学院、中央テレビ農業農村局