962．地球と宇宙をつなぐ国際農研の取り組み〜レジリエント作物の新たなフロンティア〜

2月２日に催された「金夜（きんよる）サイエンスカフェ」において、国際農研（JIRCAS）は、宇宙航空研究開発機構（JAXA）とともに「未来人(ミライスト）は何を食べる？～食料研究と有人宇宙開発から覗く未来の食卓～」というタイトルでクロストーク（JIRCAS×JAXA）を行い、宇宙と食料の未来について、参加された一般の方々も交えて議論を深めました。

その中で、昨今の気候変動などによる地球環境の劣化を克服するために、国際農研が「レジリエント作物」研究プロジェクトで取り組んでいる「過酷な環境で、水や肥料を節約しながら、栄養価が高い作物を効率よく、素早く育てることを目指す研究」は、宇宙空間に浮かぶ宇宙ステーションや宇宙船、月面などほかの星における作物生産を実現するためにも必要不可欠な研究であることを改めて認識しました。これまでに私たちは、温度と光条件を人工的に制御した小型の人工気象器で、一年に５回もダイズの世代促進を可能にする技術を開発し（Nagatoshi and Fujita, 2019）、植物に与える水分量の最適化や干ばつ耐性品種開発の促進につながる成果（Nagatoshi et ai., 2023）をあげてきました。また、キヌアなどの低利用作物の改良に必要なゲノム情報（Yasui et al., 2016; Mizuno et al., 2020）や遺伝子機能解析技術の開発（Ogata et al., 2021）などの基盤を整備してきました。このような一連の研究成果は、将来の地球における人類の生活を守るだけでなく、人類の地球外への進出を支えることにもつながっています。

人類の宇宙空間への進出に向けた宇宙農業の研究は、まだ、緒に就いたばかりです（Service, 2023）。1月20日に、JAXAの無人探査機SLIMが、日本初となる月面着陸に成功し、２月17日に日本の次世代主力ロケットH3の打ち上げに初めて成功しました。国際宇宙ステーション（ISS）において、アメリカ航空宇宙局（NASA）が中心になって進めている植物栽培のプロジェクトにおいても、これまでのところ葉物野菜の栽培試験（Veg-01、Veg-03、Veg-04AおよびVeg-04B）が中心で、最近のVeg-05プロジェクトではじめて、ミニトマトの栽培試験に向けて準備が進められている状況です。そのほかにも、月や火星の模擬土壌レゴリスなどを用いた栽培試験（Paul et al., 2022; Kasiviswanathan et al., 2022）や無重力を模した環境下での植物栽培の研究（Totsline et al., 2024）などが行われています。宇宙ステーションや宇宙船、そして、小惑星や月面、さらに大気があるもののより遠方にある火星へと、食料生産の方途を確立しながら、人類は、宇宙への歩みを一歩一歩進めていくものと思われます。

国際農研は、ムーンショット型農林水産研究開発事業「サイバーフィジカルシステムを利用した作物強靱化による食料リスクゼロの実現」において、野生種や低利用作物等の強靱性機構を解明し、作物デザインに活かすプロジェクトに参画しています。また、戦略的イノベーション創造プログラム第３期（SIP3)「豊かな食が提供される持続可能なフードチェーンの構築」では、ダイズの干ばつ耐性機構の解明に取り組んでいます。さらに、地球規模課題対応国際科学技術協力プログラム（SATREPS）においては、過酷環境に耐える高栄養価作物キヌアを活用して気候変動に立ち向かうプロジェクトを実施しています。プロジェクトの対象としている南米ボリビアのウユニ塩湖周辺の荒涼とした風景は、宇宙のほかの惑星にもなぞらえられており、映画スターウォーズの撮影ロケ地にもなっています。ウユニ塩湖周辺地域は、年間降水量が150mm程度、塩分濃度が高く、標高は4,000ｍ弱といった過酷な環境であるため、育てることができる作物は、過酷環境にも適応できるキヌアだけです（写真参照）。このような過酷環境下での作物生産における国際農研の取り組みは、宇宙農業の研究にも大いに役立つ可能性を秘めています。

「地球と食料の未来のために」をスローガンに掲げ、地球規模の食料・環境問題の解決を目指す国際農研の取り組みは、近い将来、地球を飛び出して、宇宙空間における食料・環境問題の解決においても、なんらかの貢献ができるのかもしれない、と美しく輝く星々に思いを馳せながら、宇宙と人類の将来にも思いを巡らせることができたJIRCAS×JAXAサイエンスカフェの金夜でした。

国際農業研究の舞台は、将来、地球を守るだけにとどまらず、はるかなる宇宙へと広がっていくのかもしれません。気候変動対応の地球農業のイノベーションが、宇宙農業の未来をも形作り、宇宙の新たな辺境での生命を育む礎を築いていくことを夢見ています。
 

（参考文献）
Nagatoshi, Y. & Fujita, Y. (2019). Accelerating soybean breeding in a CO2-supplemented growth chamber. Plant Cell Physiol. 60:1, 77-84. https://doi.org/10.1093/pcp/pcy189 

Nagatoshi, Y., Ikazaki, K., Kobayashi, Y., Mizuno, N., Sugita, R., Takebayashi, Y., Kojima, M., Sakakibara, H., Kobayashi, N. I., Tanoi, K., Fujii, K., Baba, J., Ogiso-Tanaka, E., Ishimoto, M., Yasui, Y., Oya, T. & Fujita, Y. (2023). Phosphate starvation response precedes abscisic acid response under progressive mild drought in plants. Nat Commun. 14:1, 5047. https://doi.org/10.1038/s41467-023-40773-1

Yasui, Y., Hirakawa, H., Oikawa, T., Toyoshima, M., Matsuzaki, C., Ueno, M., Mizuno, N., Nagatoshi, Y., Imamura, T., Miyago, M., Tanaka, K., Mise, K., Tanaka, T., Mizukoshi, H., Mori, M. & Fujita, Y. (2016). Draft genome sequence of an inbred line of Chenopodium quinoa, an allotetraploid crop with great environmental adaptability and outstanding nutritional properties. DNA Res. 23:6, 535-546. https://doi.org/10.1093/dnares/dsw037 

Mizuno, N., Toyoshima, M., Fujita, M., Fukuda, S., Kobayashi, Y., Ueno, M., Tanaka, K., Tanaka, T., Nishihara, E., Mizukoshi, H., Yasui, Y. & Fujita, Y. (2020). The genotype-dependent phenotypic landscape of quinoa in salt tolerance and key growth traits. DNA Res. 27: 4, dsaa022. https://doi.org/10.1093/dnares/dsaa022

Ogata, T., Toyoshima, M., Yamamizo-Oda, C., Kobayashi, Y., Fujii, K., Tanaka, K., Tanaka, T., Mizukoshi, H., Yasui, Y., Nagatoshi, Y., Yoshikawa, N. & Fujita, Y. (2021). Virus-mediated transient expression techniques enable functional senomics studies and modulations of betalain biosynthesis and plant height in Quinoa. Front. Plant Sci.12,643499. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.643499 

Service, RF. (2023) Let there be dark. Science 380: 6649, 1004-1007. https://doi.org/10.1126/science.adj0814

Paul, AL., Elardo, SM. & Ferl, R. (2022) Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration. Commun. Biol. 5: 382. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03334-8

Kasiviswanathan P, Swanner ED, Halverson LJ, & Vijayapalani P (2022). Farming on Mars: Treatment of basaltic regolith soil and briny water simulants sustains plant growth. PLOS ONE 17: 8, e0272209. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0272209

Totsline, N., Kniel, KE., Sabagyanam, C. & Bais, HP (2024). Simulated microgravity facilitates stomatal ingression by Salmonella in lettuce and suppresses a biocontrol agent. Sci. Rep. 14: 898. https://doi.org/10.1038/s41598-024-51573-y
 

（文責：生物資源・利用領域　藤田泰成・永利友佳理・小賀田拓也・小林安文）