作物の品種改良で、農業の活性化を目指して
Q:先生が農学の世界に足を踏み入れたきっかけはなんだったのでしょうか。
子どもの頃から文系よりも理系の科目が得意なほうでした。私が高校生だった1970年代は、日本の技術の進化が著しい時期で、漠然と工学部への進学を考えていました。ところが、クラブの先輩の「世界は今後、食糧危機を迎える。僕が理系なら農学部に進むな」という一言をきっかけに農学部について調べ始めました。世界の情勢を知れば知るほど農業の重要性に気づき、それまで農業とは無縁の暮らしをしてきましたが、大学に進学して以降、かれこれ40年ほど農学の世界に身を置いています。
Q:先生の研究内容についてご教示ください。
私のこれまでの研究は大きく分けて３つのフェーズに分かれます。
一つ目は、遺伝子組換えオオムギの作出です。この研究を行っていた1980年代後半から90年代初頭はバイテクブームで、種々の作物で遺伝子組換え系の確立が目指されていました。イネやムギなどのイネ科植物の遺伝子組換えを行うには、植物細胞から細胞壁を取り除いた単細胞（プロトプラスト）にDNAを直接打ち込み、それから植物を再生させることが唯一の方法とされていました。ムギ類のプロトプラストからの植物再生は難しく、世界中で難航していました。ビール会社の研究所に在籍していた時には、最も研究の進んでいたドイツにも留学し、研究を重ね、何とか遺伝子組換えオオムギを得ることができました。しかし、その後、遺伝子組換え作物は、世の中からの逆風にさらされ、開発した技術は現在使われていないので、少し残念な思いがあります。
Q:研究者といえども民間企業の研究機関の場合は市場にも影響を受けてしまうのですね。
その後、ビール会社から農林水産省に移り、北海道でソバの品種改良に取り組むことになりました。当時、ソバを専門とする研究者が職場にいなかったので、手探りで交配など始めました。救いだったのは、ロシアの研究所と共同研究していたことです、ロシア側に経験豊富な研究者がいて、基礎的な技術を教わりました。ロシアから導入した技術は、現在、ソバの品種改良をしている国内の研究室に広がって使われています。また、当時、育成に携わった品種が、北海道で今でも栽培されているので、うれしく思っています。
そして、3つ目のフェーズがダイズの研究です。イネの冷害は一般にも良く知られていますが、実は、ダイズやアズキなどにも冷害があります。しかし、また、ダイズの冷害について研究を行っている先輩や同僚はおらず、研究材料集めから始めました。幸い、今度は、近所の北海道立の農業試験場に、ダイズの研究室があり、そこの方から、材料や情報をいただきました。当時は、イネを中心として、ゲノム研究が盛んになった時期で、ダイズでもその手法を取り入れ、耐冷性（寒さに強い）遺伝子がどの染色体のどのあたりにあるのか、特定の遺伝子の有無を見分ける指標などを明らかにしました。しかし、世の中は地球温暖化が問題になってきて、研究予算の確保などが難しくなってきました。
そこで、ダイズ生産で問題となっている収穫ロスの問題に取り組みました。近年、国内でもダイズ栽培が大規模化し、コンバイン収穫が当たり前になってきましたが、収穫する前や収穫するときに、ダイズの莢（さや）が割れて、豆が畑に落ちて、収穫物が減ってしまう、ということが問題になっています。中には、莢が割れにくい品種もあるのですが、国内の多くの品種は、莢が割れやすいので、莢が割れにくい性質を取り入れるために、予想される生化学的機能から、いろいろ仮説を立てて遺伝子の同定を試みましたが、失敗続きでした。そこで、遺伝子の染色体上の場所を精密につきとめる、という方法に切り替え、遺伝子を同定することができました。それは、全く予想外の機能をもつ遺伝子で、この新発見は学術的にも高く評価されました。また、そこで得られたゲノム情報を使って、４品種が育成され、その普及面積は昨年１万haを超えたそうで、大変喜ばしく思っています。
Q:特に強調されたい分野について具体的にご教示ください。
ダイズの莢が割れる特性（裂莢性：れっきょうせい）について、少し詳しく説明すると、作物の種子が落ちることを脱粒といいますが、実は野生植物にとっては、子孫を繁栄させるために重要な性質です。一方で、脱粒性は、作物になった場合、一番問題となる性質なので、栽培化における遺伝子の変化という視点で多くの作物で研究されています。莢殻をつないでいる部分の強さが注目されてきましたが、私たちが、ダイズで明らかにしたのは、全く機能の異なる遺伝子で、乾いた莢殻のねじれを制御していました。野生のダイズは枯れた後にねじって莢を割って、種を遠くに飛ばすようにしているのです。つまり、死してなおも子孫を残すような仕組みをもっているということなのです。
Q:植物の生命力に圧倒されますね。
元来、植物は子孫繁栄させるために生きています。それを人間が収穫しやすいように大豆の実を大きくし、莢が割れにくいように改良を重ねてきました。大豆にしてみれば、莢は割れたほうが種子を遠くまで飛ばせますし、実も大きくする必要もないわけですから。
Q:現在の先生の研究について教えていただけますか。
研究のブランクが10年ほどありますが、以前やっていたソバの品種改良の経験を生かして、京都産の新たなソバの品種が開発できないかと思い、研究を始めました。また、京都産のアズキは、全国的にも高級品として流通していますが、その１つの理由は粒の大きさです。300を超える数の京都在来の品種が保存されていて、その中に粒の大きな品種も多数あります。それらのDNAを調べ、さらに大粒のアズキを作る方法を明らかにしたいと思っています。これらの研究を通じて、将来的に地域の活性化に貢献できればうれしいですね。
Q:先生の趣味や関心、大学生時代に夢中になった事についてご教示ください。
コーヒーとその空間が好きで、カフェというよりは喫茶店巡りをしていたのですが、コロナの影響もあり、こちらに来てからは全く行けていないので、残念に思っています。あと、スポーツは、専ら観戦する方ですが、何でも好きです。京都サンガのホームスタジアムが亀岡にあるので、一度応援に行きたいと思っていますが、これも二の足を踏んでいます。
大学生の頃はテニスに夢中になっていました。まだ、J。マッケンローなどが現役の頃で、憧れていました。
Q:最後に学生へのメッセージをお願いします。
社会に出ると、これまで以上に予想外なことに遭遇することでしょう。それらを自らの手で解決していく力が求められます。それは、自然が相手となる農業の分野においても同様です。作物の栽培や研究を通して、PDCAを駆使しながら、様々な課題に対処できる力を磨いていってください。また、SNS全盛の時代ですが、社会ではリアルな人とのつながりも重要です。大学時代は様々な人に出会えるチャンスに恵まれます。大学の教員や同級生はもちろんのこと、クラブ・サークル活動、アルバイト、社会活動などで知り合う人達、また、その中で経験する人間関係は、生涯の財産となります。コロナ禍で難しい状況にありますが、できる限り積極的に人の輪を広げましょう。
Professor Hideyuki Funatsuki
In this article, we interviewed Professor Hideyuki Funatsuki of Faculty of Bioenvironmental Sciences Department of Agriculture and Food Technology, who specializes in genetic breeding.
Aiming to Revitalize Agriculture through Crop Breeding
Q:What made you enter the world of agriculture?
Since I was a child, I was better at science subjects than liberal arts. When I was in high school in the 1970s, Japanese technology was rapidly evolving, and I was vaguely considering going to Faculty of Engineering. However, after a senior member of the club said, “The world will definitely face a food crisis. If I were a science major, I would go on to the agriculture department.” I started researching the Faculty of Agriculture. The more I learned about the state of the world, the more I realized the importance of agriculture, and I had been living a life that has nothing to do with agriculture, but I have been studying agriculture for about 40 years since I entered university.
Q:Please tell us about your research.
My research so far has been roughly divided into three phases.
The first is the production of genetically modified barley. In the late 1980s and early 1990s, when this research was conducted, there was a biotech boom, and the establishment of genetic transformation systems in various crops was aimed at. The only way to transform grasses, such as rice and wheat, is to inject DNA directly into a single cell (protoplast) from which the cell wall has been removed, and then regenerate the plant. Plant regeneration from protoplasts of Triticeae including wheat and barley has been difficult and bogged down around the world. When I was working at a research institute of a brewery, I studied in Germany, where research was most advanced, and after much research, I managed to obtain genetically modified barley. However, since then, genetically modified crops have been subjected to headwinds from the world, and the developed technology is not currently used, which is a little disappointing.
Q:Even researchers are affected by the market in the case of research institutes of private companies.
After that, he moved from a brewery to the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, where he worked on improving the variety of buckwheat. At that time, there were no researchers who specialized in buckwheat in the workplace, so we started breeding by feeling our way. The saving grace was that I was collaborating with a research institute in Russia. There was an experienced researcher on the Russian side, and I was taught basic techniques. The technology introduced from Russia is now being used in domestic laboratories that are breeding buckwheat. I am also happy that the varieties I was involved in growing at that time are still grown in Hokkaido.
And the third phase is soybean research. The cold damage of rice is well known in general, but actually soybeans and azuki beans are also cold damaged. However, I didn’t have any seniors or colleagues who were studying the cold damage of soybean, so I started by collecting research materials. Fortunately, there was a soybean research laboratory at a nearby agricultural experiment station in Hokkaido, and we received materials and information from them. At that time, genome research was flourishing, especially in rice. Soybean also adopted this method and clarified the locations of cold-tolerant genes on each chromosome, as well as markers for identifying the presence of specific genes. However, global warming has become a problem in the world, and it has become difficult to secure research budgets.
Therefore, we addressed the problem of harvest loss, which is a problem in soybean production. In recent years, soybean cultivation has grown on a large scale in Japan, and combine harvesting has become the norm. However, before or during harvesting, soybean pods (pods) crack, and beans fall into the field, resulting in a decrease in crop yield. Although there are some varieties in which the pod is hard to crack, many varieties in Japan are easy to crack, so in order to adopt the property that the pod is hard to crack, we tried to identify the gene by making various hypotheses based on the expected biochemical function, but failed. Therefore, we switched to a method of precisely identifying the chromosomal location of the gene, and we were able to identify the gene. It’s a gene with a completely unexpected function, and the new discovery was well received academically. I am also very pleased to hear that 4 varieties have been bred using the genome information obtained there, and that the spread area exceeded 10,000 hectares last year.
Q:Please tell us specifically what areas you would like to highlight.
To give you a little more information about the shattering property of soybean pods, the dropping of seeds in crops is called shattering, and it is actually an important property of wild plants for their offspring to propagate. On the other hand, since the trait of falling seeds is the most problematic when it comes to crops, it has been studied in many crops from the viewpoint of genetic changes during crop domestication. While much attention has been paid to the strength of the shell connections, what we found in soybean was a completely different gene that controlled the torsion of the dried shell. Wild soybeans twist their pods after they die so that the seeds fly farther. In other words, there is a system to leave descendants even after death.
Q:The vitality of plants is overwhelming.
Originally, plants live to prosper. In order to make it easier for humans to harvest, we have made a series of improvements to increase the size of the soybeans and prevent the pods from breaking. For soybeans, when the pod is broken, the seed can fly farther and the seed doesn’t need to be large.
Q:Could you tell me about your current research?
I haven’t done any research for about 10 years, but I thought it would be possible to develop a new variety of buckwheat from Kyoto using my previous experience in improving buckwheat varieties, so I started research. Also, azuki beans from Kyoto are distributed nationwide as high-grade products, and one of the reasons is the large size of the grains. Over 300 varieties native to Kyoto are preserved, including many with large grains. We would like to examine their DNA and find out how to make larger azuki beans. It would be great if we could contribute to the revitalization of local communities in the future through these studies.
Q:Please tell us about your hobbies and interests and what fascinated you during your time in undergraduate student.
I like coffee and the space, so I used to go around coffee shops rather than cafes, but I haven’t been able to go there since I came here due to the corona, so I’m disappointed. Also, I like watching sports, but I like anything. Kyoto Sanga’s home stadium is in Kameoka, so I’d like to go there to cheer them on, but I haven’t decided yet.
I was crazy about tennis when I was in undergraduate student. Still, J. I admired McEnroe when he was active.
Q:Finally, could you give a message to the students?
When you enter the workforce, you will encounter more unexpected things than ever before. You will need to be able to solve these problems by yourself. The same is true in the field of agriculture, where you will be dealing with nature. Through crop cultivation and research, you should hone your ability to deal with various issues while making full use of the PDCA cycle. In this age of social networking, it is also important to have real relationships with people in society. During your university years, you will be blessed with opportunities to meet a wide variety of people. In addition to university faculty and classmates, the people you meet through club and circle activities, part-time jobs, and social activities, as well as the relationships you experience in these activities, will become lifelong assets. Although the Corona disaster has made things difficult, I want to encourage you to actively expand your network of friends as much as possible.
