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일본 환경적응형 작물 게놈 설계 기술

개요

본 이니셔티브는 필드에서 환경변화에 대응하여 안정적으로 생육하는 작물을 분자 레벨에서부터 설계하기 위한 기술에 관한 연구개발 전략이다.

연구개발의 의의

지원 다소비, 환경 고부하형의 사회경제활동이 하나의 원인이 되어 지구의 미래는 전구 레벨의 기손상승이나 지역 레벨의 강우, 건조의 변화 등이 현재보다 진행될 것이라 예상된다.

  이 때문에 세계의 많은 지역에서 환경변화에 의한 작물생산의 영향이 염려되어 그 대응책 하나로 환경변화에 적응한 작물의 작출 기술에 대한 사회 니즈가 높아지고 있다.

이러한 사회적 요청에 대하여 세계의 연구자나 기술자는 식물과학에서 최신 지혜의 종합이나 공학적 기술의 활용 등에 의하여 환경 적응형 작물의 작출을 목표한 연구개발을 실시하고 있다. 주로 유럽 미국 호주의 공적 연구기관이나 기업 등에서 실시되고 있으며 식물의 유전 정보와 필드의 환경정보를 종합적으로 해석하고 그 지견에 기초한 작물의 기능을 분자 레벨에서 개조 변화하는 것을 목적으로 한다.

장래적으로 예상되는 환경변화는 일본도 예외가 아니다. 앞으로도 한정된 농지에서 작물을 생산하거나 세계적 식량문제에 과학기술로 공헌하기 위해서는 환경에 적응하고 안정적으로 생육하는 작물의 작출을 목표한 연구개발을 이제까지 이상으로 추진할 필요가 있다.

연구개발의 과제

본 이니셔티브에서는 일본의 기초과학의 강점을 살린 식물생산기술로써 「환경 적응형 작물의 게놈 설계기술」을 제안한다. 본 기술은 필드에서 식물의 환경응답기구의 포괄적인 이해를 기초하여 작물을 분자레벨에서부터 설계하는 기술이다. 이것은 현재 주류가 되고 있는 「유전자 조작기술」을 고도로 발전시킨 기술로 질 높은 기초연구성과를 계속적으로 생성해 가는 일본의 식물과학과 전통적으로 경쟁력을 가진 공학을 융합시킴으로써 비로서 가능하게 된다고 여겨진다. 본 제안에서는 세계의 농경지의 작물생장의 저해요인이 되고 있는 환경 스트레스와 자원이용효율을 주 대상으로 이하의 3개의 과제를 추진하는 것으로 새로운 기술의 확립을 목표한다.

1. 식물의 환경대응기구에 관한 포괄적 정량해석

2. 작물의 환경대응기구에 관한 모델 구축

3. 유전자군의 합성, 도입에 의한 작물의 형질평가

과제 1에서는 주로 필드에서 생육하는 식물을 대상으로 필드 환경 하에서의 유전자와 표현형과의 관련성을 정량적으로 해석함으로써 환경대응기구의 포괄적인 해명을 목표한다.

과제 2에서는 이제까지의 식물과학에서의 지견의 축척이나 과제 1에서 얻어진 정보 등을 활용하면서 유전자와 표현형과의 관련성을 모델화 하는 것을 목표한다.

과제 3에서는 과제 2에서 구축한 모델에서 예측된 환경대응에 관한 유전정보를 이용하여 유전자군의 합성이나 작물로의 도입을 실시하고 나아가 실험포장에서의 생육을 확인한다.

이상에 제시된 과제의 추진에 앞서서는 3 과제 각각에서 얻어진 성과를 상호간 환원하도록 하는 피드백 ∙ 루프의 형성이 중요하다. 왜나 하면 필드 환경은 시간적으로도 공간적으로도 변동하기 때문에 여기서 얻어진 각 종의 지견의 확실성이나 재현성에 관해서는 일반적으로 불확정성이 높다고 여겨지기 때문이다.

연구개발의 효과 및 고려

본 이니셔티브의 추진에 의하여 식물 본래의 기능을 최대한 활용한 게놈 설계기술이 확립되면 궁극적으로 지역마다 환경특성에 맞는 작물의 작출이 가능하게 된다. 따라서 석유의 다소비나 화학비료의 대량투입을 저감시키고 안정적인 수량을 확보하는 자원소소비형의 지속적 농업의 실현이라는 사회적 효과도 기대된다.

나아가 본 제안의 기술이 실제 사회로 보급되기 위해서는 사회수용의 촉진이 중요하다. 이 때문에 연구의 초기단계에서 투명성의 확보, 정보의 신속한 공개 등 적극적으로 대처하여 과학적 증거에 기초한 합리적 판단이 사회에서 작용되도록 하는 움직임이 중요하다.

목차

제1장 제안의 내용

제2장 연구투자의 의의

제3장 구체적인 연구개발과제

제4장 연구개발의 추진방법

제5장 과학기술상 효과

제6장 사회 ∙ 경제적 효과

제7장 시간축에 관한 고찰

제8장 검토의 경위

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