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ハイブリッド米は、 2つの非常に異なる親品種を交配して作られたアジア米の一種です。 [ 1 ]他のハイブリッド種と同様に、ハイブリッド米は通常、ヘテロシスまたは「雑種強勢」を示し、同等の純系米品種と同じ条件下で栽培すると、最大30%多く収穫できます。 [ 2 ]ハイブリッド種子を大量に生産するには、純系の不稔米品種に、別の品種の 稔性のある花粉を受精させます。ハイブリッド米を含む高収量作物は、世界的な食糧危機に対処するための最も重要な手段の1つです。
交雑は、 IR8などの新しいイネ品種の育種に長年使用されてきました。第一世代の雑種(F1) 種子におけるヘテロシスの利用はよく知られていますが、そのような場合、F1 種子は少量しか生産されません。イネ生産へのヘテロシスの応用に関する最初の学術論文は 1926 年に発表されましたが、 [ 3 ]イネの自家受粉の性質のため、イネ生産への応用は限られていました。1974 年、中国の科学者は野生イネから雄性不稔遺伝子を導入し、細胞質雄性不稔(CMS) 遺伝子系統と雑種の組み合わせを作成することに成功しました。[ 4 ]これは、F1 雑種種子が大規模栽培に使用された最初の例です。第一世代の雑種イネ品種は 3 系統の雑種であり、同じ生育期間の改良品種または高収量品種よりも約 15 ～ 20 パーセント高い収量を生み出しました。
中国の科学者である袁隆平（1929年～2021年）は、「ハイブリッド米の父」として知られており[ 5 ]、ハイブリッド米に関する最も有名な研究者の一人です。1960年代に、彼はイネのヘテロシスの遺伝的基盤に関する画期的な発見をしました。これは、それまでイネのような自家受粉作物ではヘテロシスは不可能だと考えられていたため、画期的な発見でした[ 6 ] 。
Another Chinese agronomist, Li Zhengyou, developed the Dian-type hybrid rice, and was a pioneer in the research of high-altitude hybrid rice. He published the book Dian-type Hybrid Rice (Chinese:滇型杂交水稻).[7][8]
In China, hybrid rice is estimated to be planted on more than 50% of rice-growing fields and it is credited with helping the country increase its annual rice yields, which are among the highest in Asia. Hybrid rice is also grown in many other important rice-producing countries including Indonesia, Vietnam, Myanmar, Bangladesh, India,[9]Sri Lanka, the Philippines, Brazil and United States.[10] A 2010 study published by the International Rice Research Institute (IRRI), reports that the profitability of hybrid rice in three Indian states varied from being equally profitable as other rice to 34% more profitable.[11]
Outside of China, other institutes are also researching hybrid rice, including the IRRI, which also coordinates the Hybrid Rice Development Consortium.[12]
In 2014, during an ethnographic study of surface water management, American researcher Joy D'Angelo discovered a problem with growing the hybrid on terraces: The hybrid is actually so water-efficient that it can put the local mountain aquifer recharge cycle at risk, and cause certain paddies to crumble.[13]
雑種強勢は、植物の初期の栄養成長期と生殖成長期に発現します。若い雑種苗は根と葉の発達が速く、樹冠の発達も良好です。成熟した植物は、総乾物量が増加し、穂（穀粒を生産する頂芽）が大きくなり、単位面積当たりの小穂（花の単位）が増え、穀粒の総重量が増加し、結果として収量が増加します。欠点は、農家が毎シーズン新しい種子を購入する必要があることです。純系品種によって生産される穀物は、遺伝的に親とほぼ同一であるため、後で植えるために保存できます。農家が以前の雑種作物から保存した遺伝的に多様な種子（有性生殖によって生産される）を植えようとすると、結果として生じる植物は、兄弟姉妹が異なるように見えるのと同様に、非常に多様な形質を示し、その結果として得られる作物は収量が不安定で期待外れになります。[ 14 ]さらに、特定の環境条件下でのパフォーマンスの悪さが原因で、グローバルサウスでは雑種品種の採用が依然として低いままです。 [ 15 ]
中国では、特定の特性に制限のあるハイブリッドシステムにより、研究者は病害虫に対する抵抗力の低さを改善する方法を見つけることができていません。さらに、ハイブリッド米では「茎穿孔虫、セジロウンカ、葉巻虫、細菌性枯病、鞘枯病、ウイルス病の発生頻度が高い」[ 16 ]、「べと病、偽黒穂病、種子黒穂病」[ 16 ]がハイブリッド米でより多く発生しています。そのため、ハイブリッド米では他の作物よりも農薬の使用量が大幅に増加しています。たとえば、湖南省では、通常の作物と比較して、ハイブリッド米で農薬が31%多く使用されています。[ 16 ]育種プロセス自体もハイブリッド米の開発の制限となっています。種子の栽培と高度な技能を持つ労働力は初期段階では多額の費用がかかり、政府がそのギャップを埋めるために20%の資金を投入しています。中国の著名な科学者である袁隆平氏の言葉によれば、限られた高原面積のため、将来的には2ラインシステムを構築する必要があるとのことです。最も重要なのは、遺伝的多様性の欠如が解決すべき主要な問題であるということだ。
民間種苗会社もハイブリッド米の栽培プロセスが非常に時間と費用がかかるため、ハイブリッド米の取り扱いに課題を抱えています。例えば、カーギルは1980年代に中国政府から種子を購入し、1992年まで商業生産を行いました。この分野では、「劣悪な穀物品質、ハイブリッド第一世代の病害虫抵抗性の不足、不安定で低い種子収量、親系統の純種子の供給不足、種子の高コスト」など、さらに多くの課題に直面しています。[ 17 ]さらに、IRRIの自由共有政策は、実際にはハイブリッド米の研究の発展を制限しています。技術情報は各国や企業から遮断され、ハイブリッド米の成功への道を阻んでいます。
ハイブリッド米がもたらした問題は、経済的にも政治的にも依然として深刻である。収穫後にはハイブリッド種子が存在しなくなるため、農家は育種家としての権利を失い、専門の種苗会社に大きく依存するようになった。全国のハイブリッド米は少数の大手種苗会社によって支配されており、食品安全上の潜在的な問題を引き起こしている。
しかし重要なのは、ハイブリッド米が土地と水の利用[ 18 ] 、カロリーへのアクセス、生活の質[ 19 ]に大きな改善をもたらしたことである。
今後の研究では、米の品質と病害虫抵抗性を向上させる必要がある。高収量品種と比較して、ハイブリッド米の収量は栽培管理の強化によって向上する。さらに、「親系統のハイブリッド種子生産能力」と「NPT自殖系統よりも高い収量ポテンシャルを持つハイブリッドの開発」[ 17 ]を強化する必要がある。IRRI-ADBプロジェクトでは、より多くの研究者と労働者がより強力で専門的である必要がある。種子会社は、最も安定した種子生産方法と市場への潜在的な方法を見つけるために、資材と研究に資金を投資する必要がある。政府もまた、ハイブリッド米の研究を改善または促進できる政策や資金を練り上げるよう奨励されている。
さらに、段々畑での栽培は、土壌の崩壊や毒性物質の蓄積といった問題がないか監視する必要がある。新たな研究によると、このハイブリッド種は持続可能な範囲を超えて山岳地帯の水涵養サイクルを変化させる傾向があることが示されている。[ 19 ]提案されている解決策としては、アグロフォレストリーを増やし、戦略的な場所で古い作物と新しい作物を混作することなどが挙げられる。[ 19 ]