为了迎接富饶美满的21世纪,确保粮食和能源的稳定,是最重要的课题。为此,必须以现有资源的高效利用和新资源的开发为目标,进行多方面的奋斗。在此,生物技术与电子学和新材料等尖端技术一样、对于下一相:纪新的产业发展,作为先导的、基础的工作,被寄予很大的希望。
生物技术的本质涉及到生命现象的本质,由于是直接关系到粮食和能源高飞跃的生物性能的奥秘,作为今后技术革命的新目标,正展开了一场世界性的开发研究竞争。
日本农林水产省以这种生物工艺学为中心,展望着新的开发研究,随着1983年农业生物资源研究所和农业环境技术研究所的设立,其后又相继进行了下属各试验研究组织的调整,加强了与生物技术有关的开发研究态势。
在研究课题方面,迄今已通过花药培养、单细胞培养、细胞工程、桟移植等项目的研究,进行了生物技术及其外围技术的开发。1986年以后,为了进一步在这个领域加快推进速度,重新评价了推进中各个项目研究课题的内容,在编造预算上打着“高技术育种2000年”的口号,作出决策,制定了重点研究项目。
1986年的预算额比上一年增加了32%,1987年又增加了8%,达到约28亿日元。在农林水产领域强有力地推进了生物技术的研究开发。农林水产省基因库的配备,人才的培养,产、学、官合作的加强,国际协作的推进等,增加了广泛的内容。本文对面向2000年的高技术,日本农林水产省所推进的主要项目研究课题的概况予以介绍。
一、关子高技术育种综合研究的进展(1986~2002年)
包括“2000年高技术育种”为中心的研究项目,已有“关于高技术植物育种综合研究所”对于这一项目发表了各种作物具体的育种目标,有计划地对生物技术的共同基础技术进行开发和利用,到2000年创造出用历来的育种方法所不能育成的,划时代的品种和有用植物为目的。作为研究对象,以水稻的比重最高,涉及麦类、薯类、蔬菜、花卉类、蘑菇类、海草等广泛的种类。同时,作为研究对象的形质,主要是对高湿和低温等逆境的抗性能力、抗病虫性、维生素含量和糖分等成分、特别荖应有新的食味和高光合作用效率等新的性能。整个研究时间定为15年,大致每5年一个阶段,共分3个时期,现已制定了各个时期的阶段性目标。第一期是形质目标的物质基础和外来基因的导入方法等,以高技术植物育种的基础技术开发作为重点;第二期是驱使生物技代创造出具备新形质的育种素材;第三期是以育成具有新形质和新性能的划时代的品种为目标。在这一项目的进行过程中,采用了已被开发的新技术,如变异的产生、为使现行植物育种法有效化,积极地应用了形质早期鉴定法,快速繁殖法等。
二、关于植物DNA碱基排列的研究(1987~1990年)
利用重组DNA技术创造划时代的新品种,必须掌握植物基因的构造和性能表现的机制,也有人已进行了某种贮藏蛋白质和抗病虫性那样的有关基因的分离和性能表现的解释,但那样的基因是极有限的。关于与一般形质有关的基因,面对21世纪,必须不惜精力予以研究。
对于农业上的重要形质,通常与很多的基因有关,支配性能表现的微量酶蛋白对其精制是困难的,同时,关于调节基因的结构,由于所谓的特定的蛋白质的氨基酸排列,不能使用已被确立的手段等,有关大部分的有用基因是不容易分离的。
因此,作为这一问题的一种解决对策,应考虑到对植物的整个碱基的排列。然而,与病毒和微生物相差悬殊的大多数高等植物的碱基排列,存在着如何有效地进行解释的问题,所以,正在研究识别碱基排列的机器人系统。这一项目为在将来为进行整个碱基的排列将是高效率的。以水稻为对象,正在进行染色体的鉴定、识别、基因标记分离和结构分析,碱基排列的识读系统等技术的开发。
三、促进地区性生物技术的开发研究(1986~1989年)
为了有助于地区性生物技术研究领域的扩大和水平为提高,谋求在国家和都道府县的试验研究机关协作下对作物、家畜、微生物等地区性生物资源的改良,应用技术的开发。作为主要技术开发课题,通过利用高技术,振兴地区性作物、林木、海草类等的改良和快速繁殖方法的开发;通过微生物的利用,地区性主要病虫害防治技术的开发;以及通过高技术的应用,进行高价鱼贝类生产技术的开发等。
四、抓住生物技术——尖端技术的培育研究(1984~)
作为21世纪生物技术领域的先导技术的先行的、基础的、跨学科的研究对象,在各大学等很多领域的研究者,有着较多的研究项目,作为主要的课题有:①关于农林水产物成熟等的支配基因机制的研究;②关于海洋微生物的有用形质的探索;③关于为改进酶功能的酶图案设计研究等。
五、关于植物种苗组织培养法研究(1987~1990年)
对于西洋兰和草莓等,已经用组织培养技术实现了优良种苗大量繁殖的实用化。为了今后更进一步确立高效率的种苗生产技术,这一项目以政府和民间的共同研究进行实施。作为研究内容,以开发培养植物的幼苗化技术、幼苗的快速稳定成苗化技术,特别是以种苗附加价值增大技术的开发为支柱。
六、遗传资源、情报收集、管理的充实加强(1985~1992年)
期待生物技术的飞速发展,成为其基础的是,必须确保各种遗传资源。为此,进行有关植物、动物、微生物、林木、水产生物整个的综合管理利用系统(农水省基因库)的配备,充分加强谋求遗传资源、信息收集和管理、在农水省,遗传资源、信息收集保存计划已拟定如下表。
另外,为了扩大种子和微生物的贮藏能力,现有的5万份规模的种子贮藏设施,加上新的,农林水产省生物遗传资源管理设施有可能收容15万份。
作为这个领域的研究项目,有关动物遗传资源的长期保存方法的研究正在实施;有关植物遗传资源的超低温保存技术的研究,预计从1988年度开始。
七、农业生物基因表现机制的阐明(1984 ~ 1989年)
这个研究项目是开发重组DNA技术的基础,特别是分离出用于生产家畜重要疾病的疫苗基因和在食品工业中与有用物质生产有关的基因,或者家蚕的丝蛋白产生基因等有关机制和性能的解释。另外,用重组DNA技术进行家畜疾病预防疫苗和环氧糊精等有用物质的高效率生产技术的开发。
八、用细胞融合法开发微生物、植物细胞的改良技术(1984~1988年)
微生物以及植物细胞的有用物质的生产,对各种逆境的抗性等性能的提高,促进赋予细胞新性能等的细胞融合技术实用化,应该协助民间企业完成开发研究。
除本题外,尚有“用组织培养法开发种苗高效率的生产技术(1983 ~ 1987年)”以及“农业生产中基因的机制分析(1986 ~ 2000年)”,都是以具体的形质作为对象,进行集中精力的研究开发。
九、开发鱼贝类的雌性育种技术(1985~1989年)
这一研究是通过搞清稳定而有效的各种条件来开发实用价值很高的雌性产生法,其目的是确立鱼贝类的育种技术。
另外,采用给予激素法等生物化学手段与雌性发生技术同时并用,通过控制鱼类的性别,开发全雌性鱼的生产技术。特别是结合上述技术,高效率地创造出商品价值很高的不孕性的三倍体,也将会被开发。
十、对重组体野外环境下安全性评估法的开发(1987~1989年)
用重组DNA技术改变了形质的有用微生物和作物新品种,面向21世纪,将在今后继续不断地开发。这样的重组体当向野外环境下推出时,涉及对生态系统的影响和对人体、家畜的有害性等,从安全性方面进行事前的评估是必不可少的。因此,随着重组体的鉴定手段、安全性评估手段的开发,编制手册,以期在安全方面做到万无一失。
以上是日本农林水产省包括“2000年高技术育种”的研究项目进展状况的概况。同时,也是大型研究项目的一部分。在农林水产省协助完成的试验研究课题中,正在多方面推进高级尖端技术的有关研究课题。另外,在民间,以支持生物技术的开发研究为目的,已于1986年成立了生物系统特定产业技术研究推进机构(生研机构:BRAIN),开始投资和通融资金,开展各种活动。
[食品开发,(日)1987年策22卷第10期]