京大根からわかる先端植物バイオテクノロジーの世界 | 総合生命科学部 | 京都産業大学

# 京大根からわかる先端植物バイオテクノロジーの世界

## 人類の役に立つ新しい植物をつくろう

自分のゲノムに他の個体の遺伝子を組み込み、新しい性質を得ようという遺伝子組換え技術などのバイオテクノロジー。
遺伝子の解読が進むなか、急速な勢いで進歩しています。
医療分野においてはもちろん、世界的な人口の急増を受けて食糧不足への心配が高まるなか、食糧増産には欠かせない技術としても期待が膨らみます。
大根の多様さに魅せられ、これまでにない高品質の大根など、人の役に立つ新しい野菜づくりに挑む山岸博先生に、身近でわかりやすい植物バイオテクノロジーの世界を案内していただきました。

生命資源環境学科
山岸　博教授
長野県の伊那地方で豊かな自然に囲まれて高校時代までを過ごす。小川や田んぼで遊ぶ、生き物大好き人間だったとか。新しい植物をつくり、人の役に立ちたいという志を抱いて、京都の大学へ。植物育種の研究の中で京大根と運命的な出会いを果たす。

### 大根もいろいろ。ミトコンドリアDNA ※1 からわかる進化の歴史

現在、わが国ではたくさんの種類の大根が栽培されています。京都に固有の“京大根※2”と呼ばれるものだけでも5種類以上あります。これは長年にわたる品種改良の成果です。大根に限らず、たくさんの収穫を得、味を向上させるため、人々は野生の植物を栽培化し、交配などで品種改良を行ってきました。
大根の種類が多い原因は他にもあります。世界の大根の祖先を、ミトコンドリアDNAを使って調べていくと、ユーラシア大陸に自生する何種類かの野生種に行き着きます。つまり、大根は色々な野生大根が栽培化されて生まれた作物なのです。そのなかに海を渡って日本へ伝えられたものも出てきました。日本ではそれらが元になり、さらに日本で野生種から作られた栽培種も加わって多様な品種が生まれたのです。

### 細胞融合

横軸は大根に含まれる発ガン抑制物質の含有量、縦軸は現在農家でどれだけ栽培されているか、つまり消費者にとってどれだけ人気があるかを示す。●のゾーンが目指す品種で、発ガン抑制物質を京大根の辛味大根や佐波賀大根並みに含む青首大根ということになる。

現代では、交雑できない植物の雑種化を体細胞レベルで行います。細胞と細胞とを電気的な刺激や薬品を使って直接くっつけるのです（細胞融合）。くっつけた細胞を培養し、成長させていけば、種子を経由せずに新しい雑種を作ることができます。細胞融合はまた、遺伝子組換えのできないミトコンドリアの性質を使う場合にも欠かせない方法です。
花粉を殺すミトコンドリアを持ちオシベを作らない大根があるとき、この大根の細胞とキャベツの細胞とを融合させて「花粉のできないキャベツ」をつくることができます。この性質を利用すれば、すぐれた特徴を持ったキャベツの花粉だけを授粉させたり、生態系への影響が未知数の遺伝子組 換え植物から、まわりに花粉が飛散しないようにすることもできます。

### 遺伝子組換え アグロバクテリウムを使ってゴールデンライスを作る

植物バイオテクノロジーの全体図
細胞融合、遺伝子組換えを含む植物バイオテクノロジーの全体像を見ておきましょう。これを示したのは植物の改良や作物の増産を考える際、分野ごとの研究や開発も大事ですが、全体をみて総合的に計画を立てることも重要だからです。

アグロバクテリウムは細菌の一種で、地中にいて植物の根に感染、コブ状の病気を引き起こし、植物から養分をもらって増殖します。この菌は特殊なDNAを持っていて、目標の植物にとりつくと、その一部（T-DNA）を切り出します。T-DNAは植物の核の中ヘと入り込み相手のDNAに結合します。T-DNAには細胞を増殖させる遺伝子と細菌のための栄養分をつくる遺伝子があるため、植物の根近くの茎にはコブができ、栄養分をどんどんつくるようになります。
T-DNAから細胞を増殖させる遺伝子を取り除き、カロチン（ビタミンA）をつくる遺伝子を組み込んだアグロバクテリウムを稲に感染させれば、コブができずに正常に育ち、カロチンをたくさん含んだ金色のお米（ゴールデンライス）が実るようになるのです。この稲は、世界中に多数いるビタミンA不足の子供たちを救うと期待されています。

### 爆発する人口、植物バイオテクノロジーに高まる期待

このように、植物バイオテクノロジーを使えば、これまでは考えられなかったような、人の役に立つ植物をつくることも夢ではありません。もちろん、栽培面積当りの収穫量を増やすことも大切です。1960年から2050年にかけて、地球上の人口は約3倍に膨らみます。私たちは、1960年から2000年までの人口倍増に対しては、交雑によって作物の収量を増加させることで乗り切ってきました。しかしそのやり方はもう限界です。これからは今見てきたような新しい技術を使って、食糧を増産するなり、質の高い作物をつくっていかなければならないのです。
※1　人類をはじめ有性生殖で子孫を残す生物は、核にあるDNAを父方と母方から半分ずつ受け継ぐ。そのため、遺伝子を追跡しようとしても祖父母の代では1/4 、その先では1/8と、どんどん薄くなっていき、うまくたどれない。それに対して、ミトコンドリアに含まれるDNAは、母方をそのまま遡っていくことができる。樹系図を逆向きに辿るように直線的に祖先を確定していくことができる。諸説あった人類の起源も、この方法でほぼ明らかにされた。今から約20万年前のアフリカにいた一人の女性が、全人類の共通の祖先だと特定されていて、彼女はミトコンドリア・イヴと呼ばれている。
※2　京都固有の野菜を“京野菜”とブランド名で呼ぶ。千枚漬けで有名な聖護院カブラ、賀茂ナスなどが有名だが、それと同時に京都固有の大根を京大根と呼んでいる。