在氣候變化所導致的災害日益嚴重，以及人口高齡化所導致農民數量減少的情況下，2021年的綠色食品系統戰略旨在透過創新，實現提高生產力和永續性。為此，日本政府將聚集國家研發機構、大學和私人企業等的智慧，開發創新技術。此外，由於農林水產的研究領域相當廣泛，需緊密地結合方能取得豐碩的成果，且探索結合現有技術的創新也相當重要，即使在其他領域有用的技術，有時無法直接應用於農林水產領域，需根據技術用戶回饋的結果來不斷改進，以完善該領域真正需要的技術。整體而言，透過農林水產省和政府的努力，將農林水產業轉變為更先進、更具吸引力的產業，並積極推動年輕人的加入，且政府將大力推動農業、林業和漁業等相關研究。

目前全球人口從 1999 年的約 60 億，到 2022 年已超過 80 億，其人口成長主要集中在新興和開發中國家，全球糧食需求也因而增加。此外，俄羅斯在2022年時入侵烏克蘭，造成與全球作物歉收類似的局面，對全球的糧食安全產生重大影響。為此，在同年 12 月，日本製定了加強糧食安全政策綱要，旨在實現擺脫對進口過度依賴的結構轉型，並加強國內的供應能力來支持轉型，例如轉向國內替代品，以及擴大小麥、大豆和飼料作物等高度依賴國外的作物生產；然而，日本在農林漁業領域的研發能力持續下降。在 2019 年，包括農業科學在內的基礎生命科學論文比例，在美國為 25%，而在日本為 2%。日本的論文數量自 2008 年達到最高峰後持續下降，中國的論文數量則是自2012年以來位居世界第二，之後持續大幅成長；在研究預算方面，日本的公共投資與美國和中國相比較低。近年來，中國和印度等新興國家的公共投資有增加趨勢。其中中國農業的研發支出主要由公共投資支出，在過去 10 年中增加了 2 倍。 而美國私人企業的研發投資亦在增加。農業領域研發的國際競爭正在加劇，例如 2021 年美國在農業食品科技領域的投資總額為 210 億美元，中國、德國和英國則分別為 73 億、30 億與 13 億美元。與這些國家相比，日本的4.6億美元則少之又少；在品種育成方面，因其涉及大量的人力和成本，且公共機構的投資減少，植物品種註冊的申請數量，從 2007 年的最高峰約 1,533 件，至 2020 年減少一半達 740 件，且申請數量遠低於中國與韓國。為此，日本透過提高育種人工智慧 (Artificial Intelligence, AI) 預測性狀的精度和成本，開發育種大數據、提高和加強育種技術，以及顯著地縮短育種週期。在 2022 年 12 月，還制定了綠色育種政策，整理未來每種作物育種的主要目標和挑戰，以及提高和加強智慧育種基礎設施的目標和實施步驟。此外，為了實現綠色食品系統戰略中，所提出的提高生產力和永續性，培育新品種極為重要，需要各方共同努力加以推廣。截至目前為止，在綠色食品系統戰略實現技術開發與示範項目中，已經開發了約10,000點結合基因組資訊和栽培特性的育種大數據，主要是針對水稻、小麥和大豆等作物，促進 AI 等工具的開發，並對農業有用的基因進行分類。此外，內閣府的創造戰略性創新方案計畫（Strategic Innovation Promotion Program, SIP），實施了基於基因組核酸序列差異，預測個體性狀的育種應用程式介面 (Application Programming Interface, API)，簡化了優良個體的基因組選擇、建立由數據驅動的育種平台，以及將範圍從主要糧食擴大到草莓和柑橘等蔬果類。

為了實現綠色食品系統戰略的目標，需促進的相關研究開發敘述如下：
1. 有助於實現二氧化碳 (CO2) 零排放的研發：例如透過飼料管理來減少牛胃腸道發酵產生的甲烷量。國外正在開發一種減少效果佳，但價格昂貴的 Kagikenori 餵養方法。在日本則是使用可能對甲烷產生有抑制作用的脂肪酸鈣，以及一種新的普雷沃氏菌屬，能夠產生大量的丙酸，為牛的能量來源，同時減少胃中產生的甲烷，且有望用作益生菌劑。總體而言，需要建立一種具高成本效益的方法，因若著重於單一技術，可能會在飼料原料的穩定供應方面造成問題。

2. 有助於減少化學農藥使用的研發：作為替代化學農藥的害蟲防治技術，正在透過農林水產的研究開發項目「MoonShot」，開發一種檢測飛行中的害蟲，並用雷射光瞄準的技術。目前正開發一項提高命中率的技術，無需擔心效果會像化學殺蟲劑一樣降低，且對環境的負擔也較小。此外，還需要結合正在研發的生物刺激素、病蟲害綜合管理等技術，以推動實現不完全依賴化學農藥的農業，且已經對生物刺激素進行了各種研究，以提高對高溫和害蟲的抵抗能力。

3. 有助於減少化肥使用量的研發：2021 年，日本國際農林水產業研究中心(Japan International Research Center for Agricultural Sciences, JIRCAS) 成功開發出能夠抑制土壤中氨態氮硝化作用，即具有生物硝化抑制物質 (Biological Nitrification Inhibitor, BNI) 能力的小麥。以減少化肥的觀點來看相當有用，因其抑制了二氧化氮 (N2O) 的產生、防止氮肥流出，並且以少量的肥料，同時具高生產率。此外，將促進開發具 BNI 能力的玉米與高粱等農作物，推動化肥減量。

4. 與提高生產力相關的研發：透過使用可以精確控制栽培環境，如溫度、濕度和 CO2 濃度的人工氣候室，進而培育出能夠因應未來氣候變化的品種。此外，累積與產量和品質相關的遺傳資訊，建立可預測網絡空間育種材料最佳交配和選擇條件的系統，以實現遠超過國內常規品種的高產量和加工合適性。

5. 提高對先進技術的了解：為實現綠色食品系統戰略所需的基因組編輯技術等先進技術的應用，將在從事先進技術科學傳播和研發的機構，舉辦開放式實驗室交流會、推廣先進技術，並透過容易理解的影像，來促進提高對尖端技術的了解。培養並領導下一代的年輕人相當重要，為了讓他們從小就對尖端技術產生興趣，將利用當地的科學博物館和社會研究，積極向年輕一代傳達相關訊息。

為了改善研發的環境，其做法敘述如下：
1. 建立產業界、學界與官方聯合協作據點：在海外建立合作據點，並鼓勵民間投資，創造持續不斷的創新。在日本，產業技術綜合研究所 (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST) 正在建設一個旨在推動生物製造革命的研究基地。為了促進研發能力下降的日本農業研究，產學界和政府，應盡可能地利用日本農業食品產業技術綜合研究機構 (National Agriculture and Food Research Organization, NARO) 的研究設施、設備和所累積的資訊。為此，將更新 NARO 老化的設施和設備、加強農業資訊共享平台 (WAGRI) 等數據連結平台，以及 NARO 的超級電腦「紫峰」等基礎設施，進而振興該領域真正需要的技術的開發。

2. 加強創業扶持與產業合作：目前在日本，農林水產領域成功的創業模式案例很少。與美國相比，投資者投資較少，且投資時機較晚，因此不如資訊科技風險投資和藥物發現等領域，且資金流入農林漁業的情況仍停滯不前。為此，在農林水產食品領域，持續支持以商品化為目標的研發，以及利用中小企業創新的大規模技術示範項目等創業支援措施。除了穩定促進創業外，還會積極地配合文部科學省和經濟產業省的創業扶持措施，根據相關規定給予創業公司適當的支持。期望透過創造一個成功的模式，證明在農業、林業和漁業領域是有利可圖的。

3. 加強智慧財產權的管理和國際標準化：為了促進出口，不僅在日本，還會在海外促進戰略性的權利許可，以及透過加強知識財產權管理手冊等，以促進公共測試和研究機構人員在國際標準化等的認知。此外，為了防止作物品種流出海外並鼓勵育種投資，代替權利人在海外登記品種和監測侵權行為，以及向海外發放許可。為了納入育種者權利管理組織，將使用費退還給權利人，包括 NARO 在內的相關單位，將從 2023 年開始展開海外品種註冊等工作。

4. 透過國際合作加速研究和成果的傳播：目前全球都在努力向永續性的農林水產業轉型，是透過某些技術的傳播，將相關產業擴展到海外市場的最佳機會。在排放大量溫室氣體的水稻和畜牧業，將推動建立在東南亞等地傳播的技術體系。與此同時，需要實現碳中和的信用交易、環境保護、社會責任與公司治理 (Environmental, social and governance, ESG) 投資等對接，以及加速技術和評估方法等工具的開發。此外，透過雙邊信用機制，將利用與東協 (The Association of Southeast Asian Nations, ASEAN) 秘書處和各國政府等合作開發的技術，以實現到 2030 年減排和清除約 1 億噸 CO2 的目標。

5. 確保包括來自不同領域的人才：與國家研發機構、大學和民間企業等建立交叉任命製度，以促進人才交流、培養具全球視野的人才，以及培養能夠利用知會財產權的人才等。

6. 促進福島國際研究與教育研究所的研發：2023 年 4 月成立的福島國際研究與教育研究所，將優先考量日本和全球面臨的問題，以及該地區的現況，並將展示福島的優勢，推動技術示範等研發，以實現高附加價值和永續的先進農業，並使該地區成為碳中和的先驅。在農林水產領域，為了解決勞動力短缺和減少環境影響等問題，將建立一個節省人力的生產系統，利用智慧農業技術，建立和示範害蟲防治和野生動物危害控制系統、推動利用可再生能源的建設，以及農林水產新資源的生產和與開發。