農業
ミニクロモソーム技術 – 作物収量の持続可能な成長への最善の方法？
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農業は人類文明と同じくらいの歴史を持つ実践です。この間、新しい技術が定期的に導入されてきました。その結果、農業はより効率的になり、時間とコストの節約が可能となりました。この進化により、人間の労働は大きく置き換えられ、まず動物が、次に機械が取って代わりました。この成長の軌跡の中で、最新の追加技術の一つがミニクロモソーム技術です。
ミニクロモソーム技術とは何か？
ミニクロモソームは細胞内に存在する小さな構造体です。これらの構造体はサイズは小さいものの、内部に保持する遺伝物質を通じて大量の情報を保存することができます。
これらの小さな構造体は農業遺伝学者にとって重要で、植物に多数の形質を付加することで改良に利用できます。例えば、乾燥耐性を高めたり、窒素利用効率を向上させたりできます。興味深いことに、こうした改変は収量を大幅に向上させる一方で、植物の遺伝子自体は変化させないため、規制当局や農家からの受容が広がります。
今後のセクションでミニクロモソーム技術の特徴や特性を詳しく見ていきますが、その目的と目標をよりよく理解するために、まずその歴史を知る必要があります。
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ミニクロモソーム技術の起源（概要）
ミニクロモソーム技術は、遺伝子スタッキングとも呼ばれ、世界で最も成功した食品・農業起業家の一人であるダフネ・プレウスによる発見から生まれました。
米国メイン州ソレントを拠点とするダフネ・プレウスは、長く輝かしいキャリアの中で多くの役割を担ってきました。2006年11月から2018年12月まで、彼女はChromatin Inc.（Future Foodとしても知られる）のCEOを務めました。
グレゴリー・コペンハーバーによると、プレウスが当初アラビドプシス・タリアナという小さなカラシ科の植物で取り組んでいたプロジェクトに関わったグレゴリー・コペンハーバーは次のように述べています：
「ダフネは、植物の遺伝子マッピング技術を開発できる変異を見つけました。私たちは、細胞が分裂時に染色体を動かす際に掴むセントロメアを特定する手法を考案しました。自らセントロメアを捕捉し、他の植物でも利用できるようにする方法を見つけ出したのです。」
これがミニクロモソーム技術の開発につながりました。その後、コペンハーバーとプレウスは会社Chromatin Inc.を設立し、技術を同社にライセンスしました。これがミニクロモソーム技術の起源に関する簡潔な物語です。
この情報を得た上で、次に自然に浮かぶ疑問は、なぜミニクロモソーム技術が勢いを増したのか、ということです。当時、作物の収量や生産量を向上させるために植物遺伝学を活用しようとする同様の研究が他にもあったはずです。コペンハーバーはその答えを持っていました。
ミニクロモソーム技術が際立った理由は何か？
コペンハーバーによると、植物に遺伝子を染色体に挿入して改変する方法はすでに知られていました。しかし、数十年にわたって存在した技術はランダム性に悩まされていました。結果がどうなるか確実ではありませんでした。
たとえ遺伝子を既存の染色体に挿入できても、その着地点が機能に影響を与える可能性があります。また、挿入プロセス中に他の遺伝子を破壊するリスクもありました。
この不確実性により、既存のプロセスは煩雑で実施が困難になっていました。何千もの植物を扱った研究者でも、望ましい結果が得られるケースは限られていました。
ミニクロモソーム技術はプロセスに確実性をもたらしました。コペンハーバーによれば、この手法は「形質の伝達を容易に」し、新しい植物育種を「より速く、より良く、より安価に、そして予測可能に」したとされています。
ミニクロモソーム技術はどこまで進展したか？
ミニクロモソーム技術に関する研究は、これまでに多くの画期的な知見をもたらしています。例えば、ミニクロモソームは独自の遺伝子を持ちません。この特徴と小さなサイズにより、ミニクロモソームは外来遺伝子を発現させるスーパーベクターとして機能します。利点として、宿主の成長や発達パターンへの干渉が最小限に抑えられます。
ミニクロモソームは有糸分裂および減数分裂の間も安定しています。この特性により、宿主細胞内の遺伝子が細胞間、世代間で発現・伝達され続けます。遺伝子の追加、削除、置換は簡単で、必要なのはSSRシステム: Simple Sequence Repeatだけです。
現在のミニクロモソーム技術は、農業実践に多方面で役立ちます。除草剤耐性や害虫抵抗性の植物遺伝子の開発を支援します。
- 第一種の遺伝子は除草を容易にします。
- 第二種の遺伝子は農薬の必要量を減らし、農業コストを削減し、作物をより健康にします。
さらに、この技術は作物や植物に対するより効果的な遺伝子工学の基盤を整え、収量の増加を可能にします。同じ自然資源量でより多くの作物を育てる可能性があります。
人工染色体技術や効果的な遺伝子組み立て手法の開発は、ミニクロモソーム技術の継続的なイノベーションにより、ゲノムを正確に標的化・編集することを可能にします。
しかし、なぜ収量を増やしつつコストや資源使用を同じかむしろ低く抑える必要があるのでしょうか？それは世界人口が増加しており、利用可能な耕作地が増やせないためです。この供給と需要のミスマッチこそ、ミニクロモソームのような収量増加技術が救いとなります。
食料の世界的需要は増加する
国連食糧農業機関（FAO）が提示した要約報告書によると、世界人口は2009年から2050年の間に3分の1以上、すなわち23億人増加する可能性があります。これにより食料の需要は膨大になります。
例えば、食料および家畜飼料としての穀物需要は2050年までに約30億トンに達すると予測されています。また、2050年に91億人の世界人口を養うには、2005/07年から2050年までに総食料生産を約70％増加させる必要があります。開発途上国では成長率はほぼ100％に達すると見込まれています。
FAOは、これらの目標は収量向上技術の導入によってのみ達成できると考えています。作物生産の成長の90％は高収量と作付面積の増加から来るべきで、残りは土地拡大から来ると明言しています。
作物生産効率の向上と収量率の上昇は現実のものですが、同時に気候変動に伴う予測不可能な天候に対する作物の耐性も必要です。
ミニクロモソーム技術が乾燥耐性作物の生産に役立つことはすでに確認されています。しかし、こうした作物を大規模に生産するには、政府や大手多国籍企業からの投資がますます必要です。幸い、このような事例はすでに存在します。
Chromatin Inc. の足跡をたどると、その発見に続き、多くの大手グローバル企業が数年にわたり同技術に関心を示していることが分かります。まずこれらの関心表明を見て、次に各企業がこの分野でどのようなソリューションを持っているかを掘り下げます。
- 2007年、ChromatinはSyngenta Biology Inc.に対し、トウモロコシと大豆に本技術を使用する非独占ライセンスを付与しました。
- Syngentaに続き、同社はDow AgroSciencesと協定を結び、ミニクロモソーム技術とDowの技術を組み合わせた研究を行いました。
- また、Bayer Crop‑Scienceと協定を結び、綿作物への本技術の利用を開始しました。
これから、これら3つの多国籍企業がこれまでに成功させた収量向上の取り組みを見ていきます。
1. Syngenta Biology Inc.
Syngentaは、より効率的な種子形質技術を用いた作物の開発を継続しています。Syngentaの形質変換アクセラレータは、最先端技術を活用したトウモロコシ種子製品を市場投入まで迅速に準備できるように導入しました。
ミニクロモソームなどの技術を取り入れ続ける一方で、分子生物学、 生化学、植物形質転換、応用ゲノミクスの分野でも広範に研究を進めています。Agrisure Artesian、Agrisure Duracade、Agrisure Viptera、Enogen といった製品は、予測不可能な降雨や破壊的な昆虫・害虫から農家の収量を守る信頼できる種子技術ソリューションを提供しています。
SYT 価格チャート
2023年11月9日、Syngenta Groupは財務結果を発表しました。2023年最初の9か月の売上高は240億ドルで、前年同期比で6％減少しました。EBITDAは2022年と比較して22％低下しました。
2. Dow AgroSciences
Dow社は、資源使用を最小限に抑えつつ植物の成長を最適化する作物ソリューションを多数提供しています。Dowの作物ソリューションは、昆虫、雑草、病害から作物を保護することで損失を減少させます。また、栄養素と水分の効率的な供給を実現し、信頼できる原料で農薬合成を可能にします。
DOW 価格チャート
Dowは2023年10月24日に第3四半期の結果を公表しました。同社の純売上高は107億ドルで、前年同期比で24％減少しました。GAAPベースの1株当たり利益は0.42ドル、営業利益（EPS）は0.48ドルで、前年同期の1.11ドル、前四半期の0.75ドルと比較されます。
3. Bayer Crop Science
Bayer Crop SciencesはBayer Globalの一部で、種子・形質・作物保護に関するイノベーションに注力しています。その革新により、バイオテクノロジー研究者は植物DNAに対して標的的な改良を行うことが可能になりました。同社のソリューションは、組み込み型除草剤耐性により雑草を抑制し、種子の遺伝的潜在力を保持しつつ、環境負荷を大幅に低減した効率的な栽培を支援します。
Bayerによれば、作物保護の効果は非常に大きく、世界の収量の約30％、すなわち5億5千万人に食料を供給できる550百万トンに相当します。
Bayerの作物保護ソリューションは、除草剤、殺菌剤、殺虫剤を含み、すべて最先端の化学、バイオイノベーション、データ駆動型のフィールドインサイトによって支えられています。これらの技術を正確に適用することで、極めて高度な種子と形質が実現します。
2022会計年度において、Bayerグループは売上高507億3900万ユーロを記録し、通貨・ポートフォリオ調整ベースで8.7％増加しました。特別項目除くEBITDAは135億1300万ユーロで、20.9％上昇しました。
ミニクロモソーム技術の未来
人口増加、予測不可能な気候、そして世界中で耕作可能土地の拡大が見込めないことが、ミニクロモソームのような高度な作物生産技術の必要性を促しています。ミニクロモソーム技術の最も有望な点は、同様の新技術が次々と生まれる道を切り開くことです。
利用可能な研究は、効率的な遺伝子変化が逆境下でも植物の成長を促進できることを示しています。例えば、トウモロコシの収量は10％増加しました。生産量が増えるだけでなく、乾燥耐性が向上し、リジン含有量が高く、エタノール生産能力も向上しています。
ミニクロモソームなどの技術に基づく遺伝子工学は、ジャガイモ疫病に対抗し、化学的殺菌剤の使用を最大90％削減できます。これにより、ジャガイモ栽培の環境への影響が減少し、収穫物の傷や黒斑も大幅に減少します。保存性も向上し、化学物質使用の減少は健康へのリスクも低減します。
トウモロコシやジャガイモだけでなく、ミニクロモソーム技術は北極リンゴ、ハワイのパパイヤ品種、夏かぼちゃ、ズッキーニの生産も向上させています。果実の変色を防ぎ、栄養価と風味を保持します。また、リングスポットウイルス、黄斑ウイルスなどの有害ウイルスに対しても効果を示しています。さらに、トランス脂肪酸ゼロの大豆油の開発にも貢献しています。
全体として、ミニクロモソームのような革新的な農業技術への関心の高まりは、作物収量率の向上が世界的な優先課題となっている時期に合致しており、かつより持続可能で炭素フットプリントを削減した方法で実現できます。ミニクロモソーム技術はこの両方を実現できる点で最も輝いています。したがって、今後数日間でこの分野への投資と研究資金の流入がさらに増加すると合理的に予測できます。
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