農業生態系ネットワークのデジタル化に成功ー理研などのグループ2020年6月15日
理化学研究所バイオリソース研究センター植物ー微生物共生研究開発チームの市橋泰範チームリーダーなどを中心とする共同研究グループは、農業生態系における植物ー微生物ー土壌の複雑なネットワークのデジタル化に成功した。これまで熟練農家の経験として伝承されてきた高度な作物生産技術を、科学的に可視化できるようにした。
研究成果では、化学肥料に頼らず有機態窒素を活用することで、持続可能な作物生産が可能であることを示している。環境共存型の新しい農業に向け、持続的な作物生産の実現に貢献することが期待できる。
共同研究グループは、農業現場でのマルチオミクス解析により農業生態系のデジタル化に着手。この結果、農業生態系は作物が示す特定の形質（収量や品質など）と、特定の微生物種や土壌成分で構成された複数のモジュールにより、ネットワークを形成していることが明らかになった。
また、有機農法の一つである太陽熱処理により植物根圏に特徴的な細菌叢が形成され、土壌中に蓄積する有機態窒素が作物の生育促進に関与していることも確認した。さらに、同定した土壌有機態窒素のうちアラニンとコリンが、窒素源および生理活性物質として作物生育を促進することを証明した。
共同研究グループは、千葉県八街市の農家が実践している有機農法に着目。農家が実施している太陽熱処理で、ほ場での滅菌や雑草防除とともに作物の生育促進効果が認められたが、要因については未解明だった。同じほ場内において化学肥料や堆肥を施肥し、太陽熱処理有無の4試験区を設置しコマツナを栽培した。
その結果、太陽熱処理は土壌設置の電位センサーから土壌物理環境を大きく変化させることが分かり、化学肥料や堆肥を使わずコマツナの収量をおよそ1.7倍に増加させることが明らかになった。
同プロジェクトでは、マルチオミクス解析による農業生態系のデジタル化を行い、農家独自の技として伝承されていた有用な作物生産技術などを科学的に可視化することに成功。今後の農学分野における解析アプローチの主流となることが期待できる。
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