農業
将来を見据えた作物：遺伝子編集は食糧安全保障に取り組めるか？
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より良い農業が必要
私たちの文明が人口増加と気候の不安定化という重層的な問題に直面する中、食料安全保障の問題は、取り組むべき重要な課題として再び浮上しています。こうしたリスクに加え、生物多様性への継続的なダメージや種の絶滅、汚染、肥沃な土壌の浸食、耕作地の都市化など、多くのリスクがリストに加わり、この問題はさらに敏感なものとなっています。
その結果、農学者や植物科学者に対して、炭素隔離、食糧生産の増加、耕作地への影響の軽減をすべて同時に実現できる理想的な解決策を提供するよう、大きなプレッシャーがかかっています。
「もしこれを正しく行わなければ、他のことは本当に重要ではないと思います」
2023年XNUMX月にニューヨークで開催された食料安全保障のためのグローバルソリューションイベントに出席したアンソニー・ブリンケン米国務長官
最も有望なツールの一つは遺伝子工学ですが、従来の作物の遺伝子編集とは焦点が異なります。従来の作物の遺伝子編集は、いかなる犠牲を払ってでも収量増加を追求し、大量の化学物質を投入することに重点が置かれていましたが、より高度な手法を用いることで、生産性の向上とより持続可能な成果を両立させることも可能になります。
これはイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の作物科学と植物生物学の教授であるスティーブン・ロングが、ある論文で展開した議論である。1 "と題し将来に備えた作物のニーズと機会、および大気の変化を緩和するための作物システムの活用"。
変化する惑星
暗い見通し？
どのように適応していくかを議論する前に、何が変化しているのかを理解する必要があります。そして、その状況は非常に複雑です。地球温暖化は、平均的な気候条件を変化させ、一部の地域では肥沃度が増し、一部の地域では肥沃度が下がるだけでなく、極端な現象の頻度と深刻度も増大させると予想されています。
これには、極端な気温、干ばつ、洪水、地表オゾン レベルなどが含まれますが、これらはすべて、平均的な状態の全体的な変化よりもさらに農作物の収穫量に劇的な影響を与える可能性があり、農法の変更だけで十分な場合もあります。
大気中のCO2濃度は427年に2024ppmに達し、600～2050年には約2060ppmに達すると予測されています。このようなシナリオでは、世界の平均気温は1.2～2050年までにさらに60℃上昇し、産業革命以前の気温より最大2.7℃上昇する可能性があります。
食糧に関しては、一人当たりの消費量の増加、人口増加、そして都市部への移住者増加による食糧生産の廃棄増加により、35年までに世界では56～2050%多くの食糧が必要になるでしょう。
異常気象や気候の変化による農作物の損失が予想されることと合わせると、2050年までに世界の食糧生産量をほぼ倍増させる必要があるということになります。
悪いニュースばかりではない
しかし、気候変動の原因となっている二酸化炭素濃度の増加にはプラスの効果があり、植物の成長を促進します。実際、温室では収穫量を増やすために二酸化炭素濃度の上昇が日常的に行われています。
「米と大豆の現代のエリート栽培品種は、30〜2年に予想されるレベルまでCO2050濃度が上昇すると、収穫量が約60％増加することを示しています。
C4作物（トウモロコシとモロコシ）は、すでに今日の高濃度のCO2で飽和状態にあるため、収量の増加は見られません。
これは、ほとんどの非熱帯作物を含み、世界の主要作物の大部分を占める C3 代謝の植物に特に当てはまります (C4 植物は代謝が異なり、光合成の前に葉に CO2 を濃縮するため、周囲の CO02 レベルがそれほど重要でないのは当然です)。
出典： GforG
もう一つの朗報は、作物の収穫量を倍増させることは可能であるばかりか、少なくとも特定の作物に関してはすでに実現されているということだ。
たとえば、農業企業による大規模な研究開発投資により、トウモロコシの収穫量はすでに倍増しているが、米、小麦、ジャガイモ、モロコシ（アフリカや熱帯地域で重要）などの他の主要作物は遅れをとっている。
出典： 王立学会出版
農業問題への取り組み
低高度オゾン
対流圏オゾン（O3）は、汚染された気団内の揮発性有機化合物と窒素酸化物に対する太陽光の作用によって形成される二次汚染物質です。
現在、米国のトウモロコシ地帯の農村部では 100 ppb を超える濃度が頻繁に検出されており、中国とインドの主要作物生産地域ではさらに高い濃度が観測されています。
「オゾンはすでに米国で大豆の5%、トウモロコシの約10%の収穫量減少を引き起こしており、年間約9億ドルの損失となっています。全体として、世界の作物の最大10%の損失につながる可能性があります。」
植物の構造、特に気孔（葉に空気を送り込む部分）の遺伝子組み換えは、オゾン層の浸透とダメージを軽減する可能性があります。二酸化炭素濃度が上昇しても、気孔の開口が減少しても光合成効率に大きな影響は及ばないと考えられます。
出典： サイエンスファクト
植物内の抗酸化物質の生成を促進すると、オゾン分子による酸化を軽減し、ストレスに対する植物全体の耐性を向上させることにも役立つ可能性があります。
干ばつと水の使用
気温の上昇と異常気象の増加により、水不足がさらに深刻化すると予想されます。
2050年までに、干ばつによるトウモロコシの世界的収穫量損失は、21.3年から12.0年の平均1961%から2006%に上昇すると予測され、小麦の場合は9.6%から15.5%に上昇すると予測されている。
干ばつの影響を受ける地域の割合は、アフリカとオセアニアで最も増加し、それぞれ現在の 22% と 15% から、今世紀末までに 59% と 58% に増加すると予想されます。
ここでも、気孔の開きを抑えることで植物の水分必要量を減らし、干ばつの際のストレスを軽減できる可能性がある。
その結果、圃場で栽培されたタバコの葉レベルでの水利用効率は15%向上し、植物全体の水使用量は30%減少しました。タバコは遺伝子組み換えが急速に進むため、他の様々な植物に応用できる改変を研究するための実験台としてよく利用されています。
遺伝子工学の導入のような 枯草菌 植物にコールドショックタンパク質 B (cspB) を組み込むと干ばつ耐性が向上する可能性があるが、商業的応用にはまだ至っていない。
炭素隔離の促進
結局のところ、植物は水、二酸化炭素、そして太陽光を有機物に変える機械です。作物のバイオマスの2%だけが収穫され、残りは茎や根の形で残されます。
この有機物が数年で分解されるのではなく土壌に留まることができれば、陸上の純炭素吸収量は 50% 増加するでしょう。
より深い根と不耕起農法の組み合わせが答えかもしれません。遺伝子操作または専用の育種プログラムを通じてより強い根系が設計されると、いくつかのメカニズムが同時に活性化します。
- 土壌の質と保水能力を向上させます。
- 植物の干ばつ耐性を向上させ、常に高い炭素吸収を維持します。
細胞壁の組成を変えてリグニンや長い炭素分子を増やすと、結果として生じる有機物の分解に対する耐性が格段に高まり、炭素が何十年、あるいは何世紀も、さらに長期間にわたって地中に閉じ込められることになるかもしれない。
最後に、より積極的なアプローチとして、産業規模で直接「農業」を行い、炭素を固定するという目標を掲げることも可能でしょう。科学者たちは、例えば以下のような高生産性のC4多年生イネ科植物を特定しています。 ススキ×ギガンテウス またはスイッチグラス（Panicum virgatum）とプレーリーコードグラス（スパルティナ・ペクチナータ) は、130 年間に 2 ヘクタールあたり最大 XNUMX トンの COXNUMX を吸収することができ、品種によってはそれ以上の吸収も可能です。
BECCS（二酸化炭素回収・貯留バイオエネルギー）を使用すると、このバイオマスを燃焼させて発電し、発生した二酸化炭素を回収して地中深くに貯留することができます。
出典： ペンシルベニア州立大学
適切な規制の策定
矛盾を乗り越える
気候変動に直面しても収穫量を増やす、あるいは気候変動の緩和に貢献できるような遺伝子組み換え作物を大規模に導入する場合の問題点は、必ず GMO 作物の使用が必要になるという点です。
このような状況において、主要地域がそのような作物の使用に消極的であることは、気候変動や食糧不足に対するバイオテクノロジー主導の解決策にとって大きな障害となる可能性がある。
これは特にEUに当てはまります。EUは遺伝子組み換え作物を全面的に禁止することが多いからです。しかし、他の地域でも、オーガニックラベルの対象となる農産物の割合を増やすという厳しい目標を掲げているにもかかわらず、オーガニックラベルから遺伝子組み換え作物を全面的に禁止する傾向があります。
したがって、現在の立法状況では、有機農業を増やして環境を保護することは、収穫量の向上を逃し、炭素吸収量を増やすことで環境に害を及ぼすことを意味する可能性がある。
これは権威ある科学雑誌「Cell」に掲載された論文のテーマであった。2 "と題し有機栽培における新しいゲノム技術：科学的根拠に基づいた、効果的で受け入れ可能なEU規制のための検討"。
CRISPRとその他の新しいゲノム技術（NGT）
重要な問題は、 新しいゲノム技術（NGT） これまで GMO を作成するために使用されていた、より古くて粗雑な方法とは異なります。
このはるかに制御された正確な遺伝子工学の方法には、CRISPR-Cas9、部位特異的ヌクレアーゼ技術 (SDN)、オリゴヌクレオチド特異的変異誘発 (ODM)、および RNA 依存性 DNA メチル化 (RdDm) が含まれます。
植物に外来遺伝子を挿入するのとは対照的に、NGT は、自然に発生した可能性のある標的の突然変異を作り出すことも、標的の作物と自然に交雑した可能性のある植物からの材料を挿入することもできます。
「有機農業は、より持続可能な食料システムへの移行において重要な役割を果たすことができます。
より多様な作物を導入することで効率性と回復力に重点を置くことができ、その開発はNGTによって促進され加速される可能性があります。」
したがって、NGT は完全に「自然」ではないものの、自発的には決して発生しない新しいものを作成するわけではなく、単に「自然の手を導く」だけです。
この立場の支持者は、NGT の性質を理解し、検討中の技術 (GMO と NGT) を微妙に区別する必要があると主張しています。
オーガニックラベルはNGTに適応できますか?
規制当局と一般大衆の両方が、「天然」NGT でさえオーガニック ラベルに受け入れることに消極的である主な理由は、それがこのラベルのイメージを損なう可能性があるからです。
代わりに、論文の著者らは、それが単なる「古典的な有機」農業計画ではなく、通常のGMOでもないことを明確に示す「有機+NGT」というラベルの付いた計画を作成することを提案しています。
EU で有機農業が推進されている農業生産形態である場合、EU における有機目標の達成度を評価する際には、あらゆる形態の有機生産 (NGT+ を含む) を容認する必要がある。
これにより、収穫量を犠牲にすることなく、有機栽培方法のより広範な普及への道が開かれる可能性があります。特に、オーガニック認証は植物の品種だけでなく、殺虫剤や除草剤の使用、耕起や植え付け方法などの栽培方法も網羅するため、その重要性はさらに高まります。
遺伝子編集と農業のレジリエンスに関する最終的な考察
気候条件の変化と食糧需要の増加は、大きなリスクであると同時に大きなチャンスでもあります。
一方で、それは人類に甚大な苦しみと生態系へのダメージをもたらす可能性があります。他方では、より優れた、より持続可能な農業形態を創造するための原動力となる可能性もあるのです。
これはおそらく、農業が始まって以来ずっと行われてきたように、農作物の遺伝子の何らかの改変によって解決されるでしょう。
新しいゲノミクス技術により、過去数十年にわたって蓄積された豊富なゲノムデータを活用して、より回復力があり生産性の高い植物を作り出すことができるようになりました。
同時に、遺伝子組み換えに対する規制や認識も進化させる必要があります。環境保護という究極の目標は、遺伝子組み換えがまだ比較的原始的だった時代に形成された、GMOに関する先入観を克服することです。
これは、私たちの生物圏を無制限に改変するべきだと言っているのではなく、利用可能なすべての新しいツールを活用した、よりオープンで慎重なアプローチが、ほとんどのリスクを軽減しながら、可能な限り最良の結果をもたらす可能性があると言っているのです。
植物遺伝子工学のイノベーター
コルテバ
(CTVA )
コルテバは、農薬や種子を中心とした農業技術の世界的リーダーです。また、ロボット工学などの新しい農業技術にも積極的に取り組んでいます。
同社は、17.2年の純売上高が2023億ドル、従業員数が22,500人以上、顧客数が10,000,000万人を超え、米国の競合他社であるバイエルやシンジェンタと並んで、この分野で最大規模の企業の一つです。
全体的に、消費の減少と競争の激化というより深刻な傾向を反映してか、2024年には化学薬品（殺虫剤、除草剤など）の売上は減少しましたが、種子の売上は増加しました。
出典： コルテバ
詳しく見てみると、コルテバの種子事業の主力はトウモロコシと大豆であり、この分野での同社の収益の大部分を占めています。最も注目すべきは、 コルテバの「Enlist E3」大豆3種類の除草剤（2,4-Dコリン、グリホサート、グルホシネート）に耐性を持つ除草剤は、5年の2019％未満から米国市場の65％以上を占めるまでに成長しました。
農薬・化学品部門では、売上の半分以上が除草剤で、残りは主に殺虫剤と殺菌剤でした。
コルテバは、伝統的な工業型農業を中心に現在の事業を構築してきましたが、これは現在でも非常に収益性の高い活動であり、現在の研究開発予算を支えています。
しかし、ここでも前回も議論したように、「F農業の未来記事によると、コルテバが先頭に立って新たな可能性が開かれているという。
- 遺伝子編集 既存の作物の CRISPRテクノロジーを使用.
- 農業技術スタートアップのためのイノベーションハブ、 コルテバ触媒。 "機械学習プラットフォームは、セクターの現状把握とコルテバの研究優先事項に関連する技術の特定に役立っています。に設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
- 生物刺激剤、生物防除剤、昆虫フェロモンなどの天然由来製品 実証済みで予測可能なパフォーマンスを備えています。
- 窒素固定菌 (BlueN™ または Utrisha™ N) を追加して、化学薬品を含まない肥料を作ります。
- ビタミンAを配合したバイオ強化穀物 貧困国の栄養状態を改善するため。
- 歩くロボット 列作物用。
- 農場におけるAI導入の実験果物の収穫から、種子生産のための形質選択に最適な植物の特定まで。
- 完全なソフトウェアソリューションスイート土地画像データから農場管理ソフトウェア、カーボンクレジットの監視と販売まで。
コルテバは、10年までにそれぞれ30億～2035億ドルの市場規模が見込まれるグリーンバイオ燃料と特殊タンパク質の将来的な需要増加にも積極的に取り組んでいます。
出典： コルテバ
したがって、全体として、コルテバは「古い」工業的農法の巨人である一方で、この分野の変化を明確に認識しており、急速に変化する農業慣行に適応した同様に大規模で成功した企業になるよう自らを位置づけています。
コルテバ（CTVA）株の最新ニュースと動向
参照された研究
1. ロング・スティーブン・P. (2025) 「将来を見据えた作物のニーズと機会、そして大気変動を緩和するための作物システムの活用」Phil. Trans. R. Soc. 29年2025月XNUMX日 http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) 「有機農業における新たなゲノム技術：科学に基づき、効果的で、かつ受け入れ可能なEU規制のための検討事項」Cell Reports Sustainability、30年2025月XNUMX日 https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6
