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北京時間7月22日早朝、国際的に有名な学術誌「サイエンス」は、中国農業科学院作物科学研究所の周文斌研究員のチームがイネで発見した重要な遺伝子「OsDREB1C」を長文の研究論文の形でオンライン公開した。

これは中国の科学者によって発見されたもう一つの高収量作物遺伝子であり、世界の米やその他の作物の生産量増加に新たな希望をもたらすだろう。この遺伝子は、光合成の効率と窒素利用効率を向上させ、稲の出穂を早め、生育期間を短縮し、稲の収量を大幅に増加させることができます。これは、作物の収穫量を大幅に増やし、窒素肥料の施用を減らし、「グリーンで効率的」な農業を実現するための実現可能なソリューションを提供します。

中国工程院院士で中国農業科学院作物科学研究所所長の万建民氏は、今回の研究の大きな進歩は、単一の遺伝子が複数の重要な生理学的経路を同時に制御できることを発見しただけでなく、「収穫量は多いが成熟が早くなく、成熟が早いが収穫量が多くない」という農業生産における長年の矛盾を打破したことだとコメントした。 「将来、複数の生理学的形質を協調的に改良することで、作物の収穫量を増やし、資源を効率的に活用するための新しいアイデアと戦略を提供し、作物の遺伝育種と作物生理学研究の発展を強力に推進するだろう。」

OsDREB1C転写因子の分子生理学的作用メカニズム

論文の責任著者である周文斌氏は、中国の穀物生産状況から判断すると、中国の人口は2030年に14億5千万人に達すると予想されており、米、小麦、トウモロコシなど主要作物の生産能力を20％以上高める必要があると述べた。

周文斌氏は「作物の光合成効率を高めながら窒素利用効率を高め、作物の炭素と窒素の代謝の相乗効果を促進して作物の高収量と高効率を達成する方法は、現在の農業科学分野における重要な科学的課題の一つである」と述べた。

また、この目標に基づき、周文斌氏のチームは7年を費やし、以前の研究に基づいて、光合成を制御する可能性のある118個の遺伝子をスクリーニングし、最終的にイネのこの高収量遺伝子を特定しました。

研究チームのメンバーが田んぼで稲を植えている

研究チームは2018年から2022年にかけて北京、杭州、三亜で複数年にわたる複数地点での圃場試験を実施し、北京の長日条件下では、イネ品種「日本晴」でこの遺伝子を過剰発現させると、野生型よりも13～19日早く出穂し、平均収量が59.3％増加する可能性があることを発見した。研究者らはさらに、主要な米品種である秀水134でこの機能を検証した。杭州での圃場試験では、秀水134でこの遺伝子を過剰発現させると、出穂日が少なくとも2日早まり、収穫量が平均35.2%増加する可能性があることが示された。

OsDREB1C 過剰発現物質は早期に成熟します (右が OsDREB1C 過剰発現物質、左がコントロール物質)

専門家は、この成果の育種と産業応用には非常に長いプロセスが必要であると考えており、チームが引き続き協力して問題に取り組むことを期待している。同時に、関係部門に対しても支援を強化し、この成果の転換と応用を促進するよう呼びかけています。

サイエンス誌の論文を査読した専門家は、著者らが、さまざまな作物やさまざまな場所での複数年にわたるフィールド試験を含む大量のフィールド試験を完了し、包括的で信頼性の高い実験結果を提示するという素晴らしい仕事をしたと考えています。研究結果は注目に値するものであり、刺激的で、潜在的に影響力がある。実際の農業生産に適用されれば、米などの作物の持続可能な集約生産をさらに促進することになるだろう。

中国科学院院士で、中国科学院植物研究所の研究員である鐘康氏は、この成果を評価して、この遺伝子は光合成、窒素の吸収と利用、出穂期という3つの重要な生理過程を同時に協調的に制御する機能があり、作物の「高収量と高窒素効率」と「高収量と早期成熟」という二重の相乗効果を実現していると述べた。 「単一の遺伝子を使用して複数の生理学的特性を改善し、収穫量の飛躍的向上を達成するこの革新的な研究は、作物の遺伝子育種と畑での栽培研究において重要な理論的価値と指導的役割を持っています。」

出典：科学普及中国WeChat公式アカウント