最先端の「ゲノム解析」技術はどのようにして農業に貢献できるのか

最近、様々な場面で「ゲノム」という言葉を耳にすることが増えてきました。ヒトとチンパンジーの「ゲノム配列」がほぼ同じといったニュースだけでなく、生物や農作物でもゲノムを解析して活用する技術などが日々報じられています。

ただ、ひとこと「ゲノム」と言われても、具体的に説明するとなると難しいと思います。

そこで今回、最先端のゲノム解析を専門とするベンチャー企業、株式会社Rhelixa(レリクサ)の代表仲木竜さんと、営業チーフマネージャーで自身も農業分野を研究してきた経験を持つ松木崇晃さんに、最先端のゲノム解析技術をどのように農業の進歩に役立てられるのか、その可能性についてお話を伺ってきました。

仲木代表(右)と松木チーフマネージャー(左)

地球上のあらゆる生物が持っている「ゲノム」とは

ーー「ゲノム解析」という言葉はよく耳にはしますが、一般的にはまだまだ理解が浸透していません。まず、Rhelixaではどのような事業を行っているのか、簡単にご説明いただけますか?

ゲノムにまつわる事業を行っている企業は様々ありますが、我々Rhelixaはその中でも特に情報解析をメインの事業として行っています。現在、ゲノムに直接働きかけて作用させる方法は増えていますが、それら操作をするにも、まずは対象とする生物のゲノム情報を正確に把握する必要があります。

我々は、ゲノム情報の解析を通じて、農業、畜産、医療などの分野において、状況の把握や変化を与えるソリューションの開発を行うことを主な業務としています。

ーーその「ゲノム」というものについて、簡単に教えていただけますか?

「ゲノム」とは、簡単に言うと「体の設計図」ですね。

我々ヒトの体は、最初は受精卵の状態から、ゲノムの情報に基づいて形作られていきます。ゲノムの情報は細胞の1つ1つに含まれているのですが、その正体は「巨大な分子」です。ただ巨大といっても構造はシンプルで、4種類の分子がたくさん並んだ構造をしています。ゲノムの情報は4種類の分子の並び、すなわち「文章」のような形で保存されています。

ーー農業でもゲノムが関わってくることがあるのでしょうか?

一般にゲノムというとヒトを中心に考えがちですが、実際には、ゲノムは地球上のあらゆる生物が持っています。

農業において、ゲノムが関わってくる部分としては主に2つあります。

1つは「作物自体のゲノム」、もう1つは作物の成長に間接的に寄与する「土壌微生物のゲノム」です。

肥沃な土壌かどうかは「微生物の多様性」に依存する

ーー具体的に農業では、どんな活用法が考えられるんですか?

まず前者の「作物自身のゲノム」の最適化ですね。これは従来の農業でいうと農作物の「育種」と関連する部分です。

従来の育種方法は、偶然の要素が大きくコントロールが難しいところでしたが、ゲノム解析や編集技術を用いることで、有用な種の選別やデザインにかかる時間が大幅に削減されます。

後者については、「微生物叢(そう)の解析に基づく土壌状態の定量化」のことを、我々の分野では「メタゲノム解析」と呼びます。このメタゲノム解析により、作物の特性に合った生育環境を選別することが可能です。


ーー前者の作物自体のゲノムについてはイメージが湧きやすいです。後者のメタゲノム……もう少し詳しく説明していただけますか?理解できるか不安ですが(笑)。

メタゲノム解析では、単一の生物のゲノムを解析するわけではなく、土壌など一定の範囲にいる微生物集団のゲノムを一度に合わせて解析します。

従来の方法は、単体の微生物を培養してゲノムを解析しなければならなかったのですが、メタゲノム解析を用いることで、それぞれの微生物の存在比の情報を保ち「集団の機能」を予測することが可能です。

ーー微生物集団を一度に解析できることは、そんなに良いことなのですか?

土壌は第二の銀河とも呼ばれていて、土壌たった1グラムの中に微生物が10億匹いるといわれています。また、その中で微生物単体を培養して解析できるのはわずか1%とも言われています。

先程もお話しさせていただいたように、これまで土壌の微生物を調べるには、その1%の微生物を培養して役割を予測する方法しかありませんでした。これは、微生物は好気性/嫌気性といった特徴を持っているためで、どうしても培養という処理を挟むと、集団全体の状態を予測することは困難でした。

メタゲノムの場合は、この培養という処理が必要ないため、元々の微生物集団のありのままを解析することが可能です。


これは土壌の生態系や肥沃さを知る上では、とても重要なことです。土壌が肥沃かどうかは、その土壌の生態系において微生物の多様性が確保されているかということに依存しているからです。

メタゲノム解析により、経験のある農家さんが土を舐めたり触ったりして、土の良し悪しを感で判断していたところを、より定量的かつ客観的に判断を行うことが可能になります。


農家の「経験や勘」に科学的根拠をつけられる

ーーなるほど! メタゲノム解析をすれば、新規就農で経験がない農家さんでもある程度土の状態を把握できるようになると!

そうですね。そういう意味では、今まで経験に頼って導き出していたものに、誰でも到達できる世の中になったという側面はあると思います。

また、これは「勘」に科学的根拠をつけていくという側面もあり、これまで経験的に培われたノウハウを再現可能な指標に落とし込んでいくことに繋がります。職人の技をきちんと科学的な指標に基づき、継承可能にしていくということでしょうか。

ーー将来的にそれら解析技術を使って農業がこう変わっていくかもしれない、というのはありますか?

農業に必要なノウハウを再現可能な科学的指標に落とし込むことで、あらゆる人が効率的な農業を行っていくことが可能になっていくと考えています。そして、それを突き詰めていくと、ロボットや専用の機械に農業のすべての作業を任せることができるようになるかもしれません。

農業人口の減少は避けることはできず、これからは農業の効率をいかに最適化させていくかが重要な課題となってきます。ゲノム解析技術は、ノウハウを再現可能な形で伝えていく上で有用であり、今後の農業の発展において欠かせない要素になってくると考えています。

ーー今まで通りのアナログな技術を効率化できるようになり、さらに職人の勘としかいえないようなものも可視化されていくんですね。これはとても期待できる技術ですね。今日はわかりやすく説明していただきありがとうございました!

<参考URL>
株式会社Rhelixa(レリクサ)
ドローンパイロットシェアリングサービス
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WRITER LIST

  1. 渡邊智之
    わたなべともゆき。一般社団法人日本農業情報システム協会(JAISA)代表理事、スマートアグリコンサルタンツ合同会社(SAC) 代表/CEO、総務省 地域情報化アドバイザー。大手IT企業に入社し、主に各種センサーによる生育関連データ蓄積及び作業記録アプリ等の開発を主導しつつ、農業法人に飛び込み農業を学ぶ。その後農林水産省でスマート農業推進担当として、政府のスマート農業関連戦略策定や現場の普及促進に努める。慶應義塾大学SFC研究所の研究員や、農林水産省や自治体のスマート農業に関する会議の有識者、座長としても参加。著書に「スマート農業のすすめ~次世代農業人【スマートファーマー】の心得~」(産業開発機構株式会社)がある。
  2. 三好かやの
    みよしかやの。しがないかーちゃんライター。「農耕と園芸」「全国農業新聞」等に記事を執筆。八王子市ユギムラ牧場でかぼちゃの「いいたて雪っ娘」栽培中。共著『私、農家になりました。』(誠文堂新光社)、『東北のすごい生産者に会いに行く』(柴田書店)等がある。http://r.goope.jp/mkayanooo
  3. 山口亮子
    やまぐちりょうこ。フリージャーナリスト。京都大学卒、北京大学修士課程修了。時事通信社を経てフリーに。主に農業と地域活性化、中国を取材。
  4. r-lib(アールリブ)
    これからのかっこいいライフスタイルには「社会のための何か」が入っている、をコンセプトにインタビュー記事やコラムなどを発信するメディア。r-lib編集長は奈良の大峯山で修行するために、毎年夏に1週間は精進潔斎で野菜しか食べない生活をしている。
  5. 水尾学
    みずおまなぶ。滋賀県高島市出身。大学卒業後、電子機器関連業務に従事。2016年に自家の柿農園を継ぐと同時に、IoT農業の実現を目指す会社、株式会社パーシテックを設立(京都市)。実家の柿農場を実験場に、ITを駆使した新しい農業にチャレンジしています。

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