ソクラテスが最も美しい花を見つけるのを手伝うにはどうすればよいでしょうか?

昔々、愛の本当の意味を語る物語がありました。「ある学生がソクラテスに愛とは何かと尋ねました。ソクラテスは彼に庭に行って一番美しいバラを探すように言いました。その時、庭のバラは咲いていて、どれもとても美しく見えました。どれが一番良いのか本当に分かりませんでした。結局、学生は何も見つけられずに帰ってきました！」

この物語が古代ギリシャを舞台としているのは残念だ。今それが起こったら、私はこう言うでしょう。「どんな花が欲しくても、見つけてあげますよ！」

実際、ソクラテスが最も美しい花を見つけるのを手助けする方法を議論するとき、私たちは植物フェノミクスの世界に入ります。

植物の表現型とは、遺伝子と環境の相互作用の結果である植物の外観を指します。 「淮河の南で栽培されたオレンジはオレンジ、淮河の北で栽培されたオレンジはミカンです。」ヤン・ジ氏がこのように叫んだとき、皆さんは「同じ遺伝子を持つオレンジが、淮河の南と北の2つの異なる環境で栽培されると、なぜ異なる果実を生み出すのか」と疑問に思ったことはありませんか。植物フェノミクスは、この質問に答えるのに役立ちます。

具体的には、植物フェノミクスは、工学技術と科学的手法を用いて、植物の形状、色、大きさ、成長速度、耐病性などの外部特性を測定・分析し、これらの特性と植物の遺伝子、環境、管理などの要因との関係を明らかにする、新たな学際分野です。これにより、植物の機能をより深く理解し、作物の収穫量、品質、耐性、資源利用効率などを向上させ、植物の多様性を保護し、気候変動などの課題に対応することが可能になります。

例えば、植物の表現型特性を迅速かつ包括的に理解するために、現代のテクノロジーの力を活用することができます。高解像度のデジタルカメラの助けを借りて、植物の写真を迅速かつ包括的に撮影し、植物の形状、色、質感などの詳細を捉え、植物の成長パターンを理解し、品種の選択を支援することができます。

**図1.** 高解像度のIoTカメラがさまざまな小麦品種のライフサイクル写真を自動的に撮影します

写真に加えて、他のハイスループット技術を使用して、より多くの表現型データを取得することもできます。例えば、LIDAR技術により、植物の3次元構造を取得し、植物の高さや幅などの情報を計算できます。葉のクロロフィル蛍光を監視することで、植物の光合成効率を研究することができます。気孔の閉鎖度を監視することで、植物のストレス反応を研究することができます...

図2. LiDAR技術により「デジタルフィールド」を再構築し、トウモロコシ（大豆、米、小麦）等の詳細な「姿」を取得し、作物の生育パターンを把握します。

図3.葉にブレスレットを取り付け、各気孔に「IDカード」を付けて、概日リズムと逆境への反応を観察します。

バラの場合、これらの多次元データを統合することで、ソクラテスが好むバラの美しさのモデルを構築できます。次に、人工知能の手法を使用して、ターゲットの検出と統計分析を実行します。このようにして、庭にあるすべてのバラの美しさを素早く評価し、最も美しいものを選ぶことができます。

図4.ディープラーニング技術に基づく品種ごとの「領域」の自動識別、すなわち育種区画の境界の識別

植物フェノミクスは、最も美しい花を素早く見つけるのに役立つだけでなく、他の多くの方向でも役割を果たします。優れた遺伝資源の発見、インテリジェントデザイン育種、生物多様性の保護、農業病害の予防と制御などに科学的根拠と技術的サポートを提供し、人類の気候変動への対応を守り、食糧生産を増やし、人々の健康を改善します。これは幅広い応用の可能性を秘めた学際的な科目です。

植物フェノミクスを通じて、植物界の謎をより深く理解し、植物の多様性と適応性を探求することができます。このような科学的探究は、私たちの自然への愛を深めるだけでなく、人類の生活と未来にとって貴重な知識とインスピレーションも提供します。植物フェノミクスの世界に足を踏み入れ、自然の美しさの無限の可能性を発見しましょう。