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技術・サービス

スピーディ育種技術

高温障害、病害虫被害、生育不良、着色不良、変色、腐敗、日焼け、尻腐れ …

従来の「品種」が、従来の農地で安定して作れなくなっている。

品種改良に、もっとスピードを。

自然界の植物は宇宙から微量の放射線を浴びることでゆっくりと「進化(突然変異)」しながら「地球環境の変化」に適応していきます。 農作物もまた地球環境の変化に合わせ、自然界での突然変異(進化)と品種間の交配によって長い年月をかけて「進化=改良」が重ねられてきました。
しかし、近年の「急速な」気候変動で栽培環境が悪化し、農作物が高温障害や病害虫被害をはじめ深刻な被害を受けています。このことは、収量や品質の低下による経済的損失だけでなく、農業・酪農資材の高騰や、農家の減少、特産物の消滅、物価の上昇、食の自給率低下、食糧問題など地球規模の課題に波及しています。

気候変動への対策として、農作物を新たな環境に適合させるための「品種改良ニーズ」は高まる一方です。しかし、品種改良とは原理上ゆっくりしたものであるため、急速な環境変化には対応しきれない現状があります。
これらの課題を解決するためQFFは新系統を創りだすまでの期間が「従来の約半分」となる“スピーディ育種”技術を開発しました。

最短1年※1で新系統を創り出せる“スピーディ育種”技術

“スピーディ育種”は植物に自然に起きる「突然変異」を利用した品種改良技術で、放射線の一種である量子線(中性子線)を使います。ガンマ線や重イオン線など従来の放射線育種では新系統を作り出すのに3〜5年以上かかりますが、突然変異率が3〜26%と非常に高い中性子線は確率論で必ず一定の効果が出るため、従来の約半分1〜3年で新系統を創出できます。特に花などの球根や培養物の場合は最短1年で新たな系統を作り出すことができます。

突然変異率 3〜26%※2の実力
  • ※1 花など培養物の場合、 最短1年で新系統を作り出せます。従来技術では3〜5年以上かかります。
  • ※2 イネ(日本晴)、シロイヌナズナの場合の実績(第2世代)。さらに高い線量照射で変異率を向上できます。

突然変異率 3〜26% 従来技術の15〜300倍

“スピーディ育種”で使用する速中性子線は高LET線で、大きなエネルギーで植物のDNAの二本鎖を複数個所切断するため、1回の照射で「大きな突然変異」を「高効率」で得やすくなります。イネ(日本晴)、シロイヌナズナの場合の突然変異率は第二世代の実績値で3〜26%。これは、現在主流のEMS(化学変異剤)、ガンマ線や重イオン線(放射線)による突然変異率の15〜300倍です。
スピーディ育種(中性子線育種)はその変異率の高さにより新しい品種を作り出すまでの期間を大幅に短縮できるため、費用対効果も従来の放射線育種と比べて非常に高く、ガンマ線や重イオンビームに代わる放射線育種の次世代技術として、今後の活用が期待されます。

  • 中性子線育種の社会実装 世界初

    「中性子線」とは量子線の一種であり、いわゆる放射線にあたります。中性子線による品種改良(中性子線育種)は、海外に研究実績としてはありますが、実現可能な高度科学施設が日本を含め世界に数ヶ所しかないため非常に利用ハードルが高く、実績がありませんでした。
    QFFはそこに目をつけ、国内の科学者を中心にアライアンスネットワークを組み、日本初の中性子線育種技術の実用化に成功しました。さらに、“スピーディ育種” として世界初の「社会実装」を実現しました。
    QFFアライアンスネットワーク

  • 特許技術

    QFFでは種子などに中性子線を照射し突然変異を誘発する「中性子線育種技術」と、それに使用する「中性子線照射装置」を開発し、この2件の特許を取得しております。アメリカとヨーロッパにて国際特許も出願中です。

  • 汎用性

    スピーディ育種(中性子線育種)は汎用性が高く、巨大な樹木を除く殆どの植物への利用が可能です。よく比較されるゲノム編集や遺伝子組換えは、目的の遺伝子が分かっているごく限られた品種で且つ適用条件を満たした場合にのみ利用できる技術です。

  • スピーディ育種の安全性

    スピーディ育種は、 放射線の一種である「中性子線(量子線)」を使った品種改良技術です。 放射線による品種改良は、 植物の進化の過程で自然と起きる「突然変異」を利用するため、 安全なものとして1960年頃より世界中で長く活用されてきた実績があります。中性子線による品種改良としてはアメリカで1960年代に開発された、赤くて甘いグレープフルーツ「スタールビー」が日本でもよく売られています。
    放射線等による突然変異育種による品種登録数:世界中で約3248

私たちの 生命 を作る‘食’のほぼ100%が、実は品種改良されたもの

※https://katosei.jsbba.or.jp/view_html.php?aid=886

研究開発体制・拠点 QFFのオープンイノベーション

QFFは主に、東北大学(下記)、茨城大学(下記)、筑波大学、高エネルギー加速器研究機構(KEK)と中性子線を用いた共同研究を行っています。さらに、QFFの先導により、国内の科学者および大学、研究機関、科学施設等でアライアンスネットワークを結成し「オープンイノベーション」の形で日本初の中性子線技術の実現を果たし、現在も積極的に中性子線を用いた植物や農作物の研究を行っています。
強力なパートナー

  • 東⾕ 篤志 教授、⽇出間 純 准教授、寺⻄ 美佳 助教
    東北⼤学 ⽣命科学研究科 分⼦遺伝⽣理グループ

    多様な環境要因が、⽣物の遺伝情報である核・ミトコンドリア・葉緑体のゲノムDNAの維持、修復と変異、次世代への継承に対して及ぼす影響の研究において優れた実績を有する。様々な⽣物を⽤いて、実験室内の顕微鏡下から、⽇本各地の野外環境、さらには宇宙ステーションまでを利⽤し、ゲノム情報を包括的に活⽤しながら、分⼦・細胞・個体レベルでの統合的な解析を⾏っている、修⼠課程以上総勢27名の世界的な研究グループ。

  • 久保⼭ 勉 教授
    茨城⼤学 農学部 地域総合農学科

    イネやアサガオを中⼼とした、植物の⽣殖隔離機構に関わる分⼦遺伝学的な研究やDNAマーカーの開発において優れた実績。植物育種、⽣殖隔離、DNAマーカー、雑種弱性、ガンマ線育種などの幅広い経験と知識を有する、QFFの放射線育種分野の総合的なアドバイザー。キクのキメラの分離技術のエキスパートでもあり、キクの開発でも協⼒。

スピーディ育種サービス

品種改良で「気候変動」対策を。

近年、気候変動による急速な栽培環境の悪化で農作物に深刻な被害が出ており、品種改良のニーズは高まる一方です。
そこでQFFは今まで実質、国や研究機関、種苗会社でしか行えなかった「放射線による品種改良」を、様々な企業様にご活用いただける仕組みとして“スピーディ育種”サービスを開始いたしました。スピーディ育種は、放射線の中でも突然変異率の高い「中性子線」を使うため、求める形質を得るまでの期間を大幅に短縮できることから、従来の放射線より「短期間且つ低コスト」で品種改良を行えることが特長です。
共同研究開発も積極的に行っておりますので、ぜひお気軽にご相談ください。
品種改良技術の比較表(開発効率・開発期間・コスト等)

例えば、こんな場合に品種改良が有効です。

スピーディ育種 品種開発フロー

スピーディ育種(中性子線育種)による品種開発は下記の流れで行います。現在はstage1の照射サービスまでを中心に行っておりますが、2024年より全てのサービスを開始予定です。

※正式なサービス開始は2024年の予定です

スピーディ育種(中性子線育種) サービスメニュー

スピーディ育種は日本初の中性子線の照射サービスとしてスタートいたしましたが、照射後の変異体の選抜や育種、新品種の開発・種苗登録までをQFFが行う「品種開発トータルサービス」も2024年に開始予定です。
また、お客様との共同開発や商品開発支援、ゲノム編集等の最先端バイオテクノロジー技術との共同研究も実施しております。そのほかAIを用いたデータサイエンス技術との組み合わせ等も含めて、下記メニューにないものでもお気軽にご相談ください。QFFでは農作物や植物の研究開発における中性子線利用の様々な可能性を視野に入れております。

コストについて

スピーディ育種は1回の照射による突然変異率が従来技術と比較して15〜300倍と高いため、その突然変異率を加味した実質の照射単価は従来技術の1/9〜1/172(※1)となります。また、突然変異率の高さにより照射および選抜回数が減り開発期間も短くなることから、開発にかかるトータルコストも従来より下がります。トライアル照射サービスもご用意しておりますので、ぜひお気軽にご相談ください。

※1 種子1粒あたりの照射単価に「変異率」をかけた中性子線の実質の(照射1回あたりの)コストを、EMS、ガンマ線、重イオン線と比較。ガンマ・重イオン・中性子線は標準的な種子(稲やゴボウ)の場合、EMSはシロイヌナズナの場合のコスト。

A 中性子線照射
サービス
●標準種子に中性子線を照射する場合:

内径50mm(Φ50)、高さ20mmの円筒形のアルミ缶「セル」に種子を入れて行います。種子の大きさにより1セルに入る粒数が異なるため、下記のように、照射ごと「セル単位」での料金設定を基本に、諸条件により実際の金額が決まります。

標準セル数:10セル[ 5照射区×各2セル ]の場合 Φ50×H20mmイネの種子の場合、1セルに約2千粒入ります。
セル数 参考価格

トライアル照射【初回限定】

3セル [ 3照射区×各1セル ]

50万円(税抜)※2

  • ●初めての照射サービスご利用時に限りご選択いただけます。
  • ●照射線量に制限があります。

5セル [ 5照射区×各1セル ]

170万円(税抜)※2

10セル [ 5照射区×各2セル ]

★標準セル数

340万円(税抜)※2

15セル [ 5照射区×各3セル ]

500万円(税抜)※2

20セル [ 5照射区×各3セル+5セル※4

660万円(税抜)※2

すべての照射サービスに、突然変異が起きなかった場合の半額返金保証が付きます※3

※3 万が一、M2(第二世代)で有用・不要を問わず何の変異も起きなかった場合は、料金の半額程度をご返金致します。※2 すべての照射サービスに事前の照射計画と、目的形質獲得時の成功報酬型ライセンス契約が必要となります。※4 残りの5セルは、別の3照射区にてアレンジ可能。

●種子以外の植物の成長点、穂木、培養物などに中性子線を照射する場合:

セルに入らないサイズの被照射体への照射もカスタマイズにて承ることが可能です。お気軽にご相談ください。

B 中性子線照射
+スクリーニング
サービス

N/A

2024年サービス開始予定
C 品種開発トータル
サービス

N/A

2024年サービス開始予定
D 共同研究開発
サービス

ご相談ください。

サービスの流れ

※Aの中性子線照射サービスの場合

– JAPAN’S GAME CHANGING
QUANTUM TECHNOLOGY –

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お電話でのお問い合わせ

050-7103-6063
(平⽇09:00〜17:00)