豆類には、ほかの作物にはないユニークな特性があるらしい。そして、その特性をさらに引き出すことで、収穫量を大幅に増やす手法を、アメリカ・ワシントン州立大の研究者が発表した。同校のウェブサイトで紹介されている。
窒素の吸収をどうやって増やすか
同大学の生物学者Mechthild Tegeder氏は、通常の約2倍の窒素を空気中から取り込み、最大36%も収穫量を増やすことができる大豆の栽培に成功したという。そのためにTegeder氏らがとったのは、大豆の根粒の中にいるバクテリアから、種子生産器官への窒素の流れを改善するという手法だ。
「私たちの研究の最大の成果は、自然の窒素を多く取り込ませることで、環境汚染を拡大することなしに、作物の生産量を増やすことができるということでしょう」「いずれは、われわれの研究成果をほかの豆類や植物にも応用できるようにしたいと思っています」と、Tegeder氏は話す。
ところで、豆類は世界の農作物の約30%を占める。大豆、アルファルファ、エンドウ豆、レンズ豆やその他いろいろだ。
ほかの作物が土の中の窒素を吸収して栄養とするのに対して、マメ科の植物は根粒菌というバクテリアを根粒に持っている。その根粒菌は空気中の窒素をとりこんで植物の栄養分に変えることができるというユニークな特徴を持っている。
そのため、科学者たちは以前から根粒菌の働きや細菌と根粒の細胞間の相互作用を変えることで、収穫量を増やそうという研究を行ってきた。
しかし、Tegeder氏は別の方法をとった。根粒菌から葉、種子生産器官、その他の器官に窒素が移動する手助けをするタンパク質を増やしたのだ。タンパク質を与えたことで、根粒から供給される窒素の量が増え、さらに根粒菌が取り込む気体の窒素の量も増え、作物にはより多くの実がなるようになった。
作物はより大きくなり、育つのも早く、通常の大豆よりも出来がいいという。干ばつ時のような厳しい状況でも、この手法は効果的であるとTegeder氏らは見ている。
化学肥料の消費量を減らせる
いっぽう、窒素というのは植物の生育にとって不可欠の重要な栄養素だ。そして、現在は収穫を上げるために世界中で合成窒素の肥料が使われている。しかし、アメリカのような先進国では、この合成窒素の製造は環境問題も引き起こしているという。大きなエネルギーが必要だし、温室効果ガスを増やすし、水質汚染などにも影響がある。
いっぽうで、発展途上国ではこういった合成窒素の肥料が使われない代わりに、収穫高は低く、食料供給が十分ではない。
Tegeder氏は、大豆で行ったこの研究は、いずれさまざまな気候で栽培されるさまざまな豆類に応用できると考えている。そして、ひよこ豆やエンドウ豆、大豆などは、空気中の窒素を取り込んで成長することができるだけでなく、次に栽培する作物のために、土壌に窒素を残してくれる働きもするというメリットがある。
このように、化学肥料に頼らない方法で収穫を上げる今回の研究は、先進国でも発展途上国でもメリットがあると見られている。
食糧供給の安定化にはもちろんだが、温室効果ガスの削減にも、あんがい農業技術の進歩が貢献してくれるのかもしれない。
【参考・画像】
※ Soybean nitrogen breakthrough could help feed the world – WSU NEWS