食料供給の危機と現代農業の課題
私たちは生きるために食べなければなりません。しかし、気候変動の影響により農作物の生産が不安定になり、世界の食料供給が脅かされています。現在の作物は収穫量を最大化し、栽培しやすいように改良されてきましたが、気候変動に対する耐性を失っています。異常気象が頻発する中、作物の収量は減少し、それに伴い食料価格が高騰しています。しかし、新たな農地を開拓することは持続可能ではなく、既存の作物を環境に適応させる必要があります。「農業は気候変動に非常に脆弱であり、異常気象の頻度と強度は今後さらに増加するでしょう」とFrontiers in Scienceに発表された論文の筆頭著者であるセルゲイ・シャバラ教授（Sergey Shabala）は述べています。「持続可能な農業生産と世界の食料安全保障は、気候変動に強い作物を開発できるかどうかにかかっています。」
食料生産の持続可能性と環境ストレス
現在の農業は、大量の肥料と単一品種（モノカルチャー）による生産システムに依存しています。この方法は過去数十年間、世界の食料需要を満たしてきましたが、環境への悪影響が問題視されています。
特に、肥料の製造・使用による環境汚染や、気候変動による作物の減収が深刻化しています。
例えば、以下の要因が作物の生産性を低下させています。
干ばつと高温
乾燥した環境では作物の生育が困難になります。また、高温によって光合成が阻害され、収量が低下します。
塩害
収量を維持するために灌漑を行いますが、使用される水には塩分が含まれることが多く、土壌の塩分濃度が上昇します。その結果、多くの作物の生育が阻害されます。
洪水と酸素不足
極端な気象による洪水は、作物の根が酸素を取り込むのを妨げ、成長を阻害します。
「持続可能な食生活の問題は、科学的・社会的・政治的な側面を持っています」とシャバラ教授は指摘します。「新しい技術の受け入れと、文化的な変化への対応が求められます。例えば、米は世界の主要な主食ですが、今後、一部の地域では栽培が難しくなる可能性があります。より耐性のある作物への移行が必要になるかもしれませんが、それを社会が受け入れられるかが課題です。」
解決策：気候変動に強い作物の開発
シャバラ教授とコペンハーゲン大学のマイケル・パルムグレン（Michael Palmgren）教授は、気候変動に強い作物を開発するための2つのアプローチを提案しています。
1. 既存作物への耐性遺伝子の導入
作物の近縁種や祖先種の遺伝子を導入し、環境ストレス耐性を高める方法です。
特に、既存の作物のDNA内に存在しているが不活性化している遺伝子を再活性化することで、耐性を持たせることが可能です。しかし、耐性に関与する遺伝子は多く、複数の形質を組み込むことは容易ではありません。
2. 野生種の新たな家畜化
もともと環境ストレスに強い野生植物を新たに栽培用作物として育種する方法です。
過去に単純な遺伝的改変で成功した例もありますが、すべての作物に適用できるわけではなく、大規模な食料供給を確保できるかは未知数です。
未来の食料生産に向けて
どちらのアプローチが最適かはまだ分かりません。しかし、成功の鍵となるのは以下の3点です。
革新的な遺伝子編集技術の活用
高精度な細胞フェノタイピング技術の導入
新たな作物に対する社会的受容の向上
「現在の課題の1つは、科学の進歩と新技術に対する一般の認識のギャップです」とシャバラ教授は指摘します。「この問題は政治的にも商業的にも影響を受けています。一般の人々は技術の違いを正確に理解するのが難しく、メディアの意見に頼る傾向があります。」
この研究は、Frontiers in Scienceの特集「Adapting Crops for Climate Change」の一部として公開されました。この特集には、他の専門家であるマルコム・J・ホークスフォード（Malcolm J. Hawkesford、ロサムステッド研究所、英国）、フランチェスコ・ロレト（Francesco Loreto、ナポリ大学フェデリコ2世、イタリア）、ジュリア・アッツォーリ（Giulia Atzori、イタリア国立研究評議会）による編集記事や見解が掲載され、インフォグラフィック付きの解説も含まれています。
