品種改良はヨーロッパ全域の冬小麦の水利用を変えた

食料と水にとってなぜ重要か

ヨーロッパでは冬小麦の圃場が何百万ヘクタールにも広がり、何億人もの人々の食を支えています。本研究は一見単純だが影響の大きい問いを投げかけます：育種家が過去100年にわたり小麦の収量を着実に向上させる中で、作物が土壌から吸い上げて大気へ戻す水の量も変わってきたのか？その答えは農家や食糧安全保障だけでなく、大陸規模の水循環や気候の理解にも影響します。

古い小麦、新しい小麦、そして隠れた性質

研究者らはドイツの2品種の冬小麦に注目しました。1895年に出された古い品種と2002年の現代品種で、どちらもかつて広く栽培されていました。先行研究は、現代小麦が収量を伸ばした要因として、バイオマスの配分、成長速度、葉による光捕捉の変化を示していました。一方で、葉面積や根の構造といった地下部や生理学的な変化は分かりにくく、これらが耕地全体での生育期間中にどれだけ水を消費するかを変え得ます。

試験区からヨーロッパ全図へ

これらの影響を解きほぐすため、チームはまずボン近郊での圃場実験データを用いて詳細な作物モデルを校正しました。2品種の地上部・地下部の生長、時間経過に伴う葉面積の変化、茎に取り付けた樹液流量計で測定した蒸散量を計測しました。モデルはこれらの観測を良く再現し、スケールアップする自信を得ました。次に、現実的な気象と土壌データを与え、地域条件に合わせて生育段階の時期を調整しながら、主要な小麦生産地を対象に30年分（1990–2020年）の細かな格子上でモデルを走らせました。

育種が水利用をどう変えたか

全地点・全年を通して、現代品種は歴史的な品種に比べ一貫してより少ない水を使用しました—平均で生育期間ごとの蒸散量が約17％少なかったのです。それでも現代品種は同等かやや多い地上部バイオマスを生産しており、水を植物体に変える効率が向上していることを示します。最大の差は、夏が暑く乾燥する地中海型の地域で現れ、スペイン、南フランス、イタリア、ギリシャの一部で特に顕著でした。そこでは、古い品種のより旺盛な水吸収が、降雨の少なさと限られた土壌水貯留と相まって、現代品種より季節総水利用を大きく押し上げました。研究対象の3十年で、両品種とも蒸散量増加の傾向を示しましたが、これは主に気温上昇と蒸発需要の増大によるもので、葉面レベルの水損失を減らす方向に働くはずの大気中CO2の上昇にもかかわらず起きていました。

植物内部のどこが違いを生むのか

モデルにより、どの植物特性が水利用の差を最もよく説明するかを探ることができました。特に重要だったのは、葉面積、根の水輸送能（導水性）、そして開花の時期の3つでした。現代品種は最大葉面積が明らかに小さくなっており、水が蒸発できる表面が減少していました。また根の導水性がかなり低く、土壌から植物への水の移動が起きにくくなっており、これは乾燥して蒸散需要が高い気候で特に重要でした。開花などのフェノロジーはより小さな影響でしたが、成育期間が長いと水損失の時間が増えるため無視できません。これらの特性が合わさり、従来の品種は乾燥条件下でもより長く蒸散を続けて土壌水分を早期に枯渇させる傾向があることが示されました。

農業と気候へもたらす意味

品種だけを変えたモデルシナリオを比較すると、育種に伴う小麦の生理学的シフトは、大規模な管理変更（例えば灌漑を導入すること）と同程度の規模で大陸の水フラックスを変え得ることが示されました。小麦はヨーロッパの陸地の約4％を占めるため、古い品種と現代品種の間での蒸散量の17％低下は、地域の水・エネルギー収支を気候・水文モデルが見落としている形で押し動かします。研究は、現代育種が総水消費量を増やさずに水利用効率を改善してきたと結論づけ、葉面積や根の水理特性のような形質に今後の品種改良でより注意を払うべきだと示唆します。より広くは、農業と大気の相互作用を温暖化・乾燥化する世界で確実に予測したいならば、大規模な土地・気候モデルは単なる「小麦」ではなく、品種固有の特性を表現する必要があると論じています。

引用: Behrend, D., Nguyen, T.H., Baca Cabrera, J.C. et al. Breeding changes water use of winter wheat across Europe. npj Sustain. Agric. 4, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00135-y

キーワード: 冬小麦, 作物育種, 蒸散, 水利用効率, ヨーロッパの農業