도호쿠 대학의 마키노 슈 교수의 연구 그룹은 이와테 대학과 국제 농연과의 공동 연구로 유전자 변형 벼를 이용하여 질소 비료의 사용량을 바꾸지 않고 현미 수율을 최대 28 % 증가시키는 데 성공 .높은 질소 이용 효율과 광합성의 기능 개선에 의한 곡물의 수량 증가는 이것이 세계 최초의 실례라고 한다.
급격한 인구 증가로 세계적인 식량 위기가 우려되고 있다.한편, 1960년대에 벼나 밀의 주요 곡물로부터, 「녹색의 혁명」이라고 불리는 소형 품종(단등종)의 개발에 성공해, 다량의 질소 시비에 의존한 증수가 도모되어 왔다.그러나 다량의 질소 시비는 환경 오염의 원인이 되어 큰 사회 문제가 되고 있다.질소 비료의 사용량을 바꾸지 않고 높은 수율을 나타내는 곡물 작출이 요구되고 있었다.
이번에 노토 히카리라는 벼 품종에 대해 유전자 재조합 기술을 이용하여 탄산 가스 동화를 담당하는 광합성 효소 루비스코가 약 1.3배량으로 증강된 벼(루비스코 증강 벼)를 작출. 2016년부터 2019년까지 4년간 도호쿠 대학의 「유전자 재조합 식물 격리 호장」에서 재배 시험을 실시했다.
그 결과, 모품종의 노토히카리와 비교해, 루비스코 증강 벼의 현미 수량이 17%에서 28% 증가했다.상세한 분석 결과, 재조합 벼의 잎의 루비스코량과 그 활성이 증가하고, 이에 따라 광합성 속도의 향상이 관찰되었다.이 광합성 기능의 개선이 재조합 벼의 등숙 보합과 희생수의 증가로 이어지고, 수량 증가에 연관된 것으로 나타났다.
본 연구에서 사용한 루비스코 증강 벼는 유전자 재조합 기술을 이용하고 있기 때문에, 바로 농업 현장에 응용할 수 없지만, 광합성의 증강이 벼의 신품종의 개발에 응용할 수 있는 것을 나타내었다.이 성과가 세계적인 식량위기 회피와 지구환경보전에 공헌할 것으로 기대된다.
