作物の将来保証：遺伝子編集で食料安全保障に対応できるか？

より良い農業が必要

私たちの文明が人口増加と気候不安定性の同時進行に直面する中、食料安全保障の問題が再び重要課題の最前線に浮上しています。このリスクに加えて、生物多様性の損失や種の絶滅、汚染、肥沃な土壌の浸食、耕作地の都市化など、さまざまな要因が問題をさらに敏感にしています。

その結果、農学者や植物科学者に対して、炭素隔離の促進、食料生産の増加、耕作地への影響低減を同時に実現できる解決策の提供が大きなプレッシャーとなっています。

“これを正しく行えなければ、他のことは本当に重要ではないと思います”
米国国務長官アンソニー・ブリンケン、2023年9月にニューヨークで開催されたグローバル・ソリューションズ・フォー・フード・セキュリティ・イベントで

最も有望なツールの一つは遺伝子工学ですが、従来の作物遺伝子編集とは異なる焦点を持っています。以前は高収量を何としてでも追求し、重い化学投入と併用してきましたが、より高度な手法は高い生産性と持続可能な結果を組み合わせることが可能です。

この議論は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の作物科学・植物生物学の教授スティーブン・ロングが、2024年の出版物¹「作物の将来保証に向けた必要性と機会、そして大気変動緩和のための作物システムの活用」というタイトルで展開したものです。

変わりゆく地球

暗い光景？

適応策を議論する前に、何が変化しているのかを理解する必要があり、その状況は極めて複雑です。地球温暖化は平均的な条件を変えるだけでなく、一部の地域をより肥沃に、別の地域を不毛にするだけでなく、極端な事象の頻度と深刻さも増加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、そして表層オゾン濃度が含まれ、いずれも作物収量に劇的な影響を与え、平均的条件の変化以上に農業手法の変更だけで対処できる場合があります。

大気中のCO2は2024年に427ppmに達し、2050〜2060年までに約600ppmになると予測されています。このシナリオでは、2050〜2060年までに世界平均気温がさらに1.2°C上昇し、産業革命前の温度より最大で2.7°C高くなる可能性があります。

食料に関しては、1人当たりの消費増加、人口増加、都市化による食料生産の廃棄増加により、2050年までに世界は35〜56％の食料が必要になるでしょう。

極端な事象や気候変動による作物損失を合わせると、2050年までに世界の食料生産をほぼ倍増させる必要があることになります。

すべてが悪いニュースではない

しかし、気候変動の背後にあるCO2上昇はプラスの効果もあり、植物の成長を刺激します。実際、CO2濃度の上昇は温室で収量を増やすために日常的に利用されています。

“現代のエリート品種であるイネと大豆は、CO2が2050〜2060年の予測レベルに上昇した場合、約30％の収量増加を示しています。
C4作物（トウモロコシとソルガム）は、すでに現在の高いレベルでCO2が飽和しているため、収量増加を示しません。”

これは特にC3代謝を持つ植物に当てはまり、ほとんどの非熱帯作物が含まれ、世界の主要作物の大部分を占めています（C4植物は異なる代謝で、光合成前に葉にCO2を濃縮するため、環境中のCO2濃度の影響が小さいのは理にかなっています）。

出典: GforG

もう一つの朗報は、作物収量の倍増は可能であるだけでなく、少なくとも特定の作物においてはすでに実現されていることです。

例えば、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量はすでに倍増していますが、米、小麦、ジャガイモ、ソルガム（アフリカや熱帯地域で重要）など他の主要作物は遅れを取っています。

出典: Royal Society Publishing

農業問題への対処

低高度オゾン

対流圏オゾン（O3）は、汚染された大気中で太陽光が揮発性有機化合物と窒素酸化物に作用して生成される二次汚染物質です。

現在、米国のトウモロコシベルトの農村部では100ppbを超えるレベルが頻繁に見られ、中国やインドの主要作物生産地域ではさらに高いレベル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％の損失をもたらし、年間約90億ドルのコストとなっています。合計で、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。”

植物の解剖学、特に気孔（葉に空気が入る部分）を遺伝子改変することで、オゾンの浸透と損傷を減少させることができます。CO2濃度が上昇しても、気孔が閉じても光合成効率に大きな影響はないはずです。

出典: ScienceFacts

植物内の抗酸化物質の産生を増強することも、オゾン分子による酸化を抑制し、全体的な植物のストレス耐性向上に寄与します。

干ばつと水利用

気温上昇と極端な気象は、より多くの水不足と関連すると予想されています。

2050年までに、トウモロコシの干ばつによる世界的な収量損失は、1961〜2006年の平均12.0％から21.3％に上昇し、小麦は9.6％から15.5％に増加すると予測されています。

干ばつの影響を受ける地域の割合は、特にアフリカとオセアニアで増加し、現在のそれぞれ22％、15％から本世紀末までに59％、58％に達すると見込まれています。

ここでも、気孔開口を抑えることで植物の水分要求を減らし、干ばつ時のストレスを軽減できる可能性があります。

結果として、野外で栽培されたタバコの葉レベルの水利用効率が15％向上し、全植物の水使用量が30％減少しました。遺伝子改変が高速に行えるため、タバコは他の多様な植物で利用できる変化を研究するテストベッドとして頻繁に使用されます。

Bacillus subtilis のコールドショックタンパク質B（cspB）を植物に導入するような遺伝子工学は、干ばつ耐性を向上させますが、まだ商業応用には至っていません。

炭素隔離の促進

最終的に、植物は水、CO2、太陽光を有機物に変換する機械です。作物のバイオマスのうち収穫されるのはわずか50％で、残りは茎や根として残ります。

この有機物が数年で分解されずに土壌に残ることができれば、陸上炭素シンクの純増加は50％になるでしょう。

深い根系とノー‑ティル農法を組み合わせることが解決策となり得ます。遺伝子操作または専用の育種プログラムで強化された根系は、以下のような複数のメカニズムを同時に活性化します。

• 土壌の質と保水能力の向上。
• 植物の干ばつ耐性の向上により、常に高い炭素吸収を維持。

細胞壁の組成を変え、リグニンや長鎖炭素分子を増やすことで、死んだ有機物の分解抵抗性が大幅に向上し、数十年、さらには数世紀以上にわたり地下で炭素を捕捉できるようになります。

最後に、産業規模で直接「炭素農業」を行い炭素を捕捉する、さらに積極的なアプローチも可能です。研究者は、Miscanthus × giganteusやスイッチグラス（Panicum virgatum）、プラリーベルトグラス（Spartina pectinata）などの高生産性C4多年草を特定しており、これらは1ヘクタールあたり年間最大130トンのCO2を捕捉でき、品種によってはさらに多く捕捉できる可能性があります。

BECCS（炭素回収・貯留付きバイオエネルギー）を利用すれば、このバイオマスを燃焼させて電力を生成し、生成されたCO2を回収して深部地下に貯蔵することができます。

出典: Penn State University

適切な規制の策定

矛盾の航路

気候変動に直面しても収量を伸ばす、あるいはそれ自体が緩和に寄与するような改良作物を大規模に導入する際の問題は、必ず遺伝子組み換え作物（GMO）の使用が必要になることです。

この文脈で、主要地域がこうした作物の使用に消極的であることは、バイオテクノロジー主導の気候変動や食料不足への解決策にとって大きな障壁となります。

これは特にEUに当てはまり、EUはしばしばGMO作物を全面的に禁止しています。他の地域でも、有機ラベルの対象農業比率を増やす厳格な目標があるにもかかわらず、GMOを有機ラベルから完全に排除する傾向があります。

したがって、現在の立法環境では、より多くの有機農業で環境保護を図ることが、収量向上や炭素捕獲の機会を逃すことで環境に害を及ぼす可能性があります。

このテーマは、権威ある科学誌Cell²の出版物「有機生産における新しいゲノム技術：科学的根拠に基づく、効果的で受容可能なEU規制に関する考察」の題目でも取り上げられました。

CRISPR とその他の新しいゲノム技術（NGT）

重要な課題は、新しいゲノム技術（NGT）を、従来のGMO作成に使用された古くて粗い手法と区別することです。

このはるかに制御された精密な遺伝子工学手法には、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指向変異誘発（ODM）、RNA依存性DNAメチル化（RdDm）が含まれます。

外来遺伝子を植物に導入するのとは対照的に、NGTは自然に起こり得る標的変異を作り出すか、対象作物と自然交配し得る植物からの素材を挿入することができます。

“有機農業は、より持続可能な食料システムへの移行に重要な役割を果たすことができます。
効率性とレジリエンスへの更なる焦点は、作物多様性の導入によって達成でき、NGTによりその開発が促進・加速されます。”

したがって、完全に「自然」ではないものの、NGTは自然に起こり得なかった全く新しいものを作り出すわけではなく、むしろ「自然の手」を導くものです。

この立場の支持者は、NGTの本質を理解し、検討中の技術（GMOとNGT）間の微妙な区別を行う必要があると主張しています。

有機ラベルはNGTに適応できるか？

規制当局や一般市民が「自然」NGTさえも有機ラベルに受け入れることに消極的である大きな理由は、それがラベルの認識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「organic + NGT」というラベルスキームを作成し、従来の「古典的有機」農業スキームでもなく、通常のGMOでもないことを明確にすることを提案しています。

もし有機農業がEUで推進される農業形態であるなら、EUにおける有機目標の達成範囲を評価する際に、すべての有機生産形態（NGT+ を含む）を受け入れる必要があります。

これにより、収量を犠牲にせずに有機栽培方法の普及が進む可能性があります。特に有機ラベルは単なる品種だけでなく、農薬・除草剤の使用、耕作や植付け方法など、栽培手法全般に及びます。

遺伝子編集と農業レジリエンスに関する最終的考察

変化する気候条件と食料需要の増大は、重大なリスクであると同時に大きな機会でもあります。

一方では、甚大な人間の苦しみと生態系への損害を引き起こす可能性があります。もう一方では、より良く持続可能な農業形態を創出する刺激となり得ます。

これは、おそらく作物の遺伝子を何らかの形で改変することにより実現されるでしょう。農業の始まりから続く手法です。

新しいゲノム技術は、過去数十年に蓄積された豊富なゲノムデータを活用し、よりレジリエントで生産性の高い植物を創り出すことが可能です。

同時に、規制や遺伝子工学に対する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、遺伝子工学がまだ比較的原始的だった時代に形成されたGMOに対する先入観を克服しなければなりません。

これは、生体圏の無制御な改変が横行すべきだという意味ではなく、利用可能な新しいツールをすべて活用した、よりオープンで慎重なアプローチが、リスクを最小限に抑えつつ最良の結果をもたらす可能性があるということです。

植物遺伝子工学のイノベーター

Corteva

Cortevaは、特に化学製品と種子において、農業技術の世界的リーダーです。また、ロボティクスなどの新しい農業技術にも積極的に取り組んでいます。

2023年の純売上高が172億ドル、従業員数が22,500人以上、顧客数が1,000万人以上で、同社は米国の競合であるBayerとSyngentaと並び、業界最大手の一つです。

全体として、消費減少と競争激化という深層的な傾向を反映している可能性がありますが、2024年には化学製品（農薬、除草剤等）の売上が減少し、種子の売上は増加しました。

出典: Corteva

詳しく見ると、Cortevaの種子事業はトウモロコシと大豆に集中しており、このセグメントの売上の大部分を占めています。特に注目すべきは、3種の除草剤（2,4‑Dコリン、グリホサート、グルホシン酸）に耐性を持つCortevaの「Enlist E3」大豆で、2019年の5％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。

作物保護／化学部門では、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構成されています。

Cortevaは従来の産業農業を基盤に事業を構築しており、これは依然として非常に収益性が高く、現在の研究開発予算を支えています。

しかし、ここで議論したように、以前の「農業の未来」記事でも触れたように、新たな可能性が開かれつつあり、Cortevaが先頭に立っています。

• 遺伝子編集 既存作物に対し、CRISPR技術の使用 を含む。
• Corteva Catalyst. “機械学習プラットフォームがセクターの全体像を把握し、Cortevaの研究優先事項に関連する技術を特定する取り組みを支援しています.”
• バイオスティミュラント、バイオコントロール、昆虫のフェロモンなどの天然由来製品 が実証済みで予測可能な性能を提供します。
• 窒素固定バクテリア（BlueN™ または Utrisha™ N） により、化学肥料不要の追加肥料を創出。
• ビタミンAで強化された穀物 が貧困国の栄養改善に寄与。
• 列作物用歩行ロボット。
• 農場でのAI導入実験、果実収穫から種子生産の形質選択に最適な植物の特定まで。
• 土地画像データから農場管理ソフトウェア、炭素クレジットのモニタリング・販売までのフルソフトウェアスイート。

Cortevaは、2035年までに10億〜30億ドル規模の市場が見込まれる、グリーンバイオ燃料と特殊タンパク質への将来の需要にも積極的に取り組んでいます。

出典: Corteva

総じて、Cortevaは「旧」産業農業手法の大手である一方で、業界の変化を明確に認識し、急速に変化する農業慣行に適応した同等に大規模で成功した企業になるべく位置付けています。

最新のCorteva（CTVA）株式ニュースと動向

参照された研究

<sup>1. Long Stephen P. (2025) 作物を将来保証するための必要性と機会、そして大気変動緩和のための作物システムの活用. Phil. Trans. R. Soc. 29 2025年5月. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) 有機生産における新しいゲノム技術：科学的根拠に基づく、効果的で受容可能なEU規制に関する考察. Cell Reports Sustainability, 2025年5月30日. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>