クラスノダール市における作物科学研究の最前線 : ロシア農業科学アカデミー全ロシアプストボイト油糧作物研究所

本論文は、ダイズ（Glycine max）を、飼料・養殖・人の食生活に用いられる世界的に重要な油糧・タンパク質作物として位置づけ、需要は今後増加すると述べる。そのうえでロシアのダイズ部門は拡大しているものの、構造的な不足が依然として制約になっているとする。具体的には、国内の加工能力が国内供給を上回っていること、輸入が多いこと（2017/18年は180万トンと推定）、さらに著者らがダイズ生産に関する知識と技術の「情報不足（informational deficit）」を強調している点が挙げられる。目的は単一の実験結果を報告することではなく、将来の生産者やその他の関係者に向けて、ロシアの油糧作物研究能力、とりわけダイズ関連研究について情報提供することであり、クラスノダールのV.S.プストヴォイト記念全ロシア油糧作物研究所（All-Russian Research Institute of Oil Crops named after V.S. Pustovoit：FGBNU VNIIMK）を紹介する。記事は同研究所の歴史、組織、研究の優先課題、成果を述べ、より広い科学ネットワークの中での協力機会を概説することを狙いとする。また北カフカスを農業上有利な地域として描きつつ、クラスノダールでさえダイズにとって最適ではない条件にしばしば直面すると指摘し、気候ストレスに合わせた育種・栽培学の重要性を補強している。

本論文の中心的主張は、VNIIMKの組織規模、研究領域の広さ、および報告されている育種・技術面の成果に関するものである。VNIIMKは油糧作物に関するロシアの主要な国立科学機関として描かれ、複数拠点（中央ステーション、支所、試験ステーション）から成る体制、総面積35.0千ha（耕地33.8千ha）、職員929名（うち科学博士22名、科学候補66名）を有するとされる。同研究所は、北カフカスから東シベリアまでに適応する油糧作物の登録品種／ハイブリッド170点を報告し、年間の認証種子生産量は10～13千トン、うちヒマワリのハイブリッド品種が53点含まれるという。技術面の貢献として、油分と水分を測るNMR（核磁気共鳴）ベースの迅速分析装置（express analyzers）の開発が挙げられ、ロシアの油の85%以上がAMV-1006M装置で品質管理されていると述べられる。ヒマワリについては、プストヴォイトの育種法によって種子油分が28～32%から50～53%へと歴史的に増加したこと、さらに油質育種として、高オレイン酸ハイブリッドOxy（オレイン酸最大90%）や、gammaおよびdelta-tocopherolsの増加、「14倍」の酸化抵抗性向上などが強調される。

ダイズについては、2015年にクラスノダール地方のダイズ作付面積167.7千haのうち、同部門の品種が51%を占めたと報告される。科学的には、ロシア特有の制約に沿った育種目標として、干ばつおよび低温耐性、日長（photoperiod）感受性の低減、不利条件下での収益性が強調される。さらに、同一材料を複数緯度で試験する経験的検証と、日長反応のアルゴリズム予測を組み合わせることで、現代的ダイズ品種の栽培可能な緯度範囲を38～52°へ拡大した（従来の±3°に対し±7°）と述べる。追加の主張として、草丈と中心根の深さの間に強い正の相関があることを示し、茎長：根長がおよそ1/2.2であることを踏まえて、乾燥したクバン条件では草丈の高い（約1 m）個体を選抜する根拠としている。また「固定ヘテローシス（fixed heterosis）」により非常に高い収量が得られた（試験圃場で最大7 t/ha、生産で5.7～6 t/ha）と報告し、「ゲノムの倍数性組換え（polyploid recombination of the genome）」を、形質変異（干ばつ・病原体抵抗性、短い輪作や単作への適性）の意図的拡大を可能にする主要な理論的成果として提示する。品種名として、Vilana（中生；収量最大6 t/haと報告）やSlavia（早生；日長反応が弱い；出芽時の耐霜性がマイナス5 °Cまでと主張）が挙げられる。食品用途を意識した育種成果としては、高タンパクかつ低trypsin-inhibitorの登録品種（Fora, Delta, Vesta, Renta, Lakta, Valenta）と、タンパク質含量が最大50%の系統が特定されたことが述べられる。

本論文は単一研究の報告というより、機関と研究の概説が中心であり、情報基盤を文書資料と専門家情報に明示的に定義している。著者らは、ロシア連邦のFederal State Statistics Serviceの公式統計、The State Register of Breeding Achievements Approved for Utilizationの記載、VNIIMK公式ウェブサイトおよび出版物の資料、ダイズ部門長（Dr. Sergey Zelentsov）へのインタビュー、関連文献レビューに依拠したとしている。ダイズの育種・適応研究について、方法論の記述は実験プロトコルではなくアプローチの水準にとどまる。ダイズ部門は、国内外の育種成果を踏まえた伝統的（非トランスジェニック）育種法を用い、これに遺伝学および免疫性（immunity）の研究、管理・栽培実践（management-practice）の研究を組み合わせているとされる。日長感受性の研究は、同一サンプルを緯度の異なる地点で栽培する「古典的アプローチ（classical approach）」として説明され、具体的な試験地はクラスノダール（北緯45°）、ベルゴロド（北緯50°）、ボログダ（北緯59°）、およびイランの北緯29°・35°・37°の地点で、その後に計算分析を行うという。著者らは、部門が、生体計測（biometric）パラメータと膨大な経験データを用いて、商品価値のある形質の形成パターンを分析し、環境・地理条件、特に日長反応に対する品種反応を予測する数学的アルゴリズムを開発したと報告する。干ばつ適応については、草丈と中心根深の強い正相関を見いだす観察／分析作業が述べられ、深根化に適した草姿の選抜に関する含意が推論されている。技術開発についても、1973年以降のNMR迅速分析装置の複数世代にわたる試作と、その後のUral Scientific Research Institute of Metrologyとの共同による近代化（AMV-1006M）など、概括的にまとめられている。

著者らは、ロシアのダイズ開発は気候制約と市場動態に規定され、最大収量の追求と同程度に、ストレス下での安定性と収益性が重要だと論じる。VNIIMKは、生産上の制約（干ばつ、低温、日長感受性、病原体）と品質要求（タンパク質含量、低trypsin inhibitors、食品用途の官能特性）双方に対応し得る中核的主体として提示され、同時に認証種子の大規模供給、助言・研修機能も担うとされる。本論文は、ダイズを「生産可塑性（production-plastic）」のある作物として位置づけ、ロシアでは0.8～1.0 t/haでも収益化が可能だと述べる一方、タンパク質含量や種子の均一性に関連する価格差が、より集約的で利幅重視の生産への誘因を生むとしている。重要な意義として、生産者は科学的根拠に基づく品種選択、集約的な栽培学、収穫後の技能をますます必要としており、VNIIMKの育種成果、分析技術（広く使われるNMR品質管理を含む）、コンサルティング能力が一体となって、ダイズおよびより広い油糧作物部門の近代化を支えると主張する。さらに、地域的な生産移動（中央連邦管区での急成長）により短期的には品質ばらつきへの許容が生じていると解釈しつつ、同地域で粗タンパク質が低い（約30%）まま粗放的に栽培されるダイズへの懸念を示し、遺伝資源（genetics）と技術の改善の必要性を補強している。

将来に関する記述は、詳細なロードマップというより、新たな機会と継続的な研究方向を強調する。著者らは、食品・飼料向け高品質タンパク質への国際的・国内的需要の拡大が、ロシアの科学機関に対し、高品質な種子素材と農業技術（agrotechnological）ノウハウの提供を促すはずだと示唆する。ダイズでは、干ばつおよび低温耐性の育種、栄養生長期間（vegetation period）の短縮、日長感受性の低減（day-neutral型の追求を含む）、病原体抵抗性の強化、種子の生化学的・加工特性の改善が、継続目標として挙げられる。後者には、タンパク質含量の増加とタンパク質画分およびアミノ酸バランスの改善、trypsin inhibitorsの低減、収量とタンパク質含量の負の相関への対処（複数の目標形質を単一品種に統合することを含む）が含まれる。著者らは、計算による予測ツールと多環境試験が、ロシアの多様な緯度・気候にわたる適応育種を加速するうえで今後も重要であり続けると示唆している。また食品用（food-grade）ダイズは有望な成長分野だとみなし、1990年代の取り組みは市場の支援不足で勢いを失ったとしつつも、現在の需要環境は大豆関連産業の見通し、ひいては食品品質のダイズ品種に向けた目的的育種の再活性化に対して、著者らを楽観的にしていると述べる。

この論文は、ダイズを「油（食用油など）とタンパク質がとれる重要な作物」として紹介し、世界的に需要がこれからも増えると説明しています。ロシアでもダイズ産業は大きくなっていますが、まだ課題が残っています。たとえば、国内のダイズ加工工場の能力に対して国内で作れるダイズの量が足りないこと、輸入が多いこと（2017 2018年に約180万トンと推定）、そしてダイズ生産に必要な知識や技術の情報が十分に広まっていないことです。
この論文の目的は、1つの実験結果を示すことではなく、ロシアの油糧作物(種子から食用油などの油をとる目的で栽培される作物のことです。油だけでなく飼料や食品原料にもなるため、農業と食品産業の両方で重要です。)研究の力、とくにダイズ研究について、これから生産に関わる人たちに情報を届けることです。その中心として、クラスノダールにあるVNIIMK(クラスノダールにあるロシアの国立研究所で、油糧作物の品種改良や種子生産、栽培技術、品質分析などを行います。ロシアの油糧作物研究の中心的存在として紹介されています。)という国立研究所を紹介します。研究所の歴史や組織、重点研究、成果、そして他の研究機関との協力の可能性をまとめています。さらに、農業に有利とされる北カフカスでも、ダイズにとっては暑さや乾燥などの厳しい条件が起こりやすいので、気候ストレスに合った品種改良や栽培技術が大切だと述べています。

論文が強調するのは、VNIIMK(クラスノダールにあるロシアの国立研究所で、油糧作物の品種改良や種子生産、栽培技術、品質分析などを行います。ロシアの油糧作物研究の中心的存在として紹介されています。)の規模の大きさ、研究分野の広さ、そして育種(より良い性質をもつ品種を作るために、交配や選抜をくり返す取り組みです。干ばつや寒さに強い、品質が高いなどの目的に合わせて行われます。)や技術開発での成果です。VNIIMKはロシアの油糧作物(種子から食用油などの油をとる目的で栽培される作物のことです。油だけでなく飼料や食品原料にもなるため、農業と食品産業の両方で重要です。)研究の中心的な国立機関で、複数の拠点を持ち、農地面積は約3万5千ha、職員は929人（博士22人など）とされています。油糧作物の登録品種やハイブリッド(異なる親系統をかけ合わせて作る品種のことです。強い生育や高収量などの利点が得られることがあります。)は170点あり、北カフカスから東シベリアまでの気候に合う品種をそろえていると報告しています。認証種子(品質や純度が基準を満たしていると確認された種子のことです。安定した栽培や品質確保のために重要です。)は年に1万 1万3000トン生産し、ヒマワリのハイブリッドも多いとしています。
技術面では、NMR(核磁気共鳴という原理を使って物質の性質を調べる方法です。ここでは、種子の油分や水分をこわさずに速く測る品質管理に使われます。)という方法を使って種子の油分や水分をすばやく測る装置を開発し、ロシアで作られる油の85%以上がこの装置で品質チェックされていると述べます。ヒマワリでは、プストヴォイトの育種法により種子の油分が大きく上がった歴史や、オレイン酸が多い品種、酸化しにくい油の開発などが成果として紹介されています。

ダイズについては、2015年にクラスノダール地方のダイズ作付面積のうち、VNIIMKの品種が51%を占めたと報告しています。ロシアの事情に合わせた育種目標として、干ばつや低温に強いこと、日長(1日のうち明るい時間の長さのことです。植物は日長によって花が咲く時期などが変わり、収量にも影響します。)の影響を受けにくいこと、条件が悪くても利益が出ることが重要だとします。
同じ品種を緯度の違う地域で育てて確かめる試験と、日長への反応を計算で予測する方法を組み合わせて、栽培できる緯度の範囲を38度から52度まで広げたと述べています。さらに、草丈が高いほど根が深く伸びやすいという関係をもとに、乾燥しやすい地域では背が高い個体を選ぶ理由を示しています。
また、固定ヘテローシス(雑種が示す強さや高収量といった有利な性質を、世代を超えて安定して保つことを目指す考え方です。高収量品種づくりの柱として説明されています。)という考え方で非常に高い収量が得られた例（試験で最大7 t ha、実際の生産で5.7 6 t ha）や、ゲノムの倍数性組換え(倍数性に関わる遺伝の組み替えを利用して、性質の種類を増やすという考え方です。干ばつや病気への強さなど、育種で使える形質を広げる理論として紹介されています。)という理論により、干ばつや病気への強さなどの性質の幅を広げられると主張しています。品種例としてVilanaやSlaviaが挙げられ、食品向けには高タンパクでトリプシンインヒビターが少ない品種群や、タンパク質が最大50%の系統が見つかったと述べています。

この論文は、実験の細かい手順を詳しく示すタイプではなく、研究所と研究内容をまとめて紹介するタイプです。情報源として、ロシアの公式統計、品種登録の公的資料、VNIIMK(クラスノダールにあるロシアの国立研究所で、油糧作物の品種改良や種子生産、栽培技術、品質分析などを行います。ロシアの油糧作物研究の中心的存在として紹介されています。)の公式情報、ダイズ部門長へのインタビュー、関連文献の調査を使ったと説明しています。
ダイズの研究では、遺伝学や病気への強さの研究、栽培方法の研究を組み合わせながら、主に従来型の育種(より良い性質をもつ品種を作るために、交配や選抜をくり返す取り組みです。干ばつや寒さに強い、品質が高いなどの目的に合わせて行われます。)（遺伝子組換えではない方法）で進めていると述べます。日長(1日のうち明るい時間の長さのことです。植物は日長によって花が咲く時期などが変わり、収量にも影響します。)への反応は、同じ材料を緯度が異なる複数の場所で育ててデータを集め、その後に計算で分析します。さらに、多くの測定データをもとに、品種が環境条件でどう変化するかを予測する数学的な仕組みを作ったとしています。干ばつへの適応では、草丈と根の深さの関係を観察と分析で確かめ、選抜に役立てたと述べます。NMR(核磁気共鳴という原理を使って物質の性質を調べる方法です。ここでは、種子の油分や水分をこわさずに速く測る品質管理に使われます。)装置の開発も、長年の試作と改良、他機関との共同による近代化という流れでまとめています。

著者らは、ロシアのダイズ開発は気候の厳しさと市場の動きに左右されるため、「最高収量を狙うこと」だけでなく、「悪条件でも安定して収穫できて利益が出ること」が同じくらい重要だと述べます。VNIIMK(クラスノダールにあるロシアの国立研究所で、油糧作物の品種改良や種子生産、栽培技術、品質分析などを行います。ロシアの油糧作物研究の中心的存在として紹介されています。)は、干ばつ、低温、日長(1日のうち明るい時間の長さのことです。植物は日長によって花が咲く時期などが変わり、収量にも影響します。)の影響、病気といった制約と、タンパク質量や食品向け品質といった要求の両方に対応できる中心的な機関だと位置づけられています。種子の供給だけでなく、助言や研修も担うとされています。
また、ダイズは環境に合わせやすい作物で、ロシアでは1haあたり0.8 1.0トン程度でも利益が出る場合があると述べます。一方で、タンパク質量や粒のそろい方などで価格差が生まれるため、より手間をかけて高品質を狙う生産へ移る動きも出るとしています。生産地が急速に変わり、中央地域での増産が進む一方、粗タンパク質が低いまま粗放的に作られるダイズへの懸念も示し、品種（遺伝的な資源）と技術の改善が必要だと主張しています。

将来については、細かい計画表というより、「これから重要になる方向」を示しています。食品や飼料向けの高品質タンパク質の需要が伸びるので、研究機関は高品質な種子と農業技術の知識をさらに提供する必要があると述べます。
ダイズでは、干ばつと低温に強い品種、成長期間が短い品種、日長(1日のうち明るい時間の長さのことです。植物は日長によって花が咲く時期などが変わり、収量にも影響します。)の影響を受けにくい品種、病気に強い品種、そして加工や食品に向く品質の改善が目標として挙げられます。品質面では、タンパク質を増やすだけでなく、タンパク質の中身のバランス改善、トリプシンインヒビターの低減、収量とタンパク質量が両立しにくい問題への対策なども含まれます。計算による予測と、環境の違う場所での試験を組み合わせる方法は、広い国土のさまざまな気候に合う品種づくりを速めるため、今後も重要だとしています。食品用ダイズは成長分野になり得るとして、過去に弱かった市場の後押しが、現在は期待できるという見方も示しています。