土中の肥料を効率的に吸収できるように根系（根の形態）を改良することは重要だが、ほ場で栽培された作物の根系を計測するには掘り出し、土を洗い流す必要がある。この作業は労力がかかるうえ、根の形が崩れるため、これまで根系の評価は困難だった。

低施肥栽培に適したイネ品種を育成するには、未利用遺伝資源から低施肥栽培でも収量を維持する品種を見出し、肥料吸収に関連する育種形質を同定する必要がある。これら育種形質のうち、根系は肥料吸収に影響する重要な形質だが、水田から根を掘り出すと土の中の立体的な根の構造が崩れてしまうため、正確な根系の観察ができない。また、水田から根を掘り上げて観察するには、多くの労力と時間を必要とすることから、根系を改良した品種の育成のボトルネックとなっていた。

X線CTを用いた土中の根系の可視化

農研機構はこうした問題を解決するため、水田から収集した土壌ブロックの内部を非破壊で撮影できるX線断層撮影（Computed Tomography: CT）を用いたイネの根系の観察技術を開発。この技術では、水田で栽培したイネの根を土が崩れないように土壌ごと収集し、X線CTで撮影して土壌内部の根を非破壊で観察できる。X線CT画像には土やわらなど根以外の物体も映り込むが、根だけを抽出する画像処理法を新たに開発したことで、根のみの情報を取得することに成功した。

同技術を用いることで、土中の根の形を崩すことなく、水田で栽培したイネの根系を立体的に観察することが可能となった。画像処理は自動で行われるため、必要な作業は水田からの根を含む土壌の採取と1個体あたり約10分のX線CTの撮影のみで済む。

例えば、従来の土から掘り出して根を洗って計測する手法では、1人が1日で1個体程度しか計測できなかった（1人日）。500個体の品種や育成系統の根系を評価する場合、約500人日かかることになるが、同技術を用いれば、500個体の評価が約10人日の労力で済み、従来の選抜育種過程では現実的な作業量ではなかった根系の評価が可能となる。