品種間差異を利用したハスの花の発熱・恒温性機能の解明
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20K21305
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
高田 まゆら (馬場 まゆら / 高田まゆら) 中央大学, 理工学部, 教授 (10466807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 洋平 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00746844)
郭 威 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (70745455)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 送粉生態系 / 花の発熱 / 画像解析 / 自動撮影 / 深層学習 / 物体識別 / 画像処理 / 恒温植物 / 訪花昆虫 / 自動撮影カメラ / 花托 / 発熱メカニズム |
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| Outline of Research at the Start |
ハスは、花托と呼ばれる花の中心部分が発熱し、開花中約3日間 30度から37度の間に昼夜問わず維持される恒温性という機能を持つ。ハスの発熱・恒温性は訪花昆虫を花に誘引し送粉を促すためであると考えられているが、研究例は非常に限られておりその因果関係はよくわかっておらず、またその機能を維持する分子機構や遺伝的背景等も不明である。本研究では、多数のハス品種を対象に花托の発熱パターンを調べ、品種間での形態的及び遺伝的変異を利用することで、「発熱が訪花昆虫を誘引することで結実率を高める」という仮説の検証及び発熱・恒温性に関与する遺伝子の同定を行うことを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハスは、花托と呼ばれる花の中心部分が発熱し、約4日間の開花中30～37度の間に維持される恒温性という機能を持つ。本研究は、東京大学附属生態調和農学機構のハス見本園において複数の品種のハス花を対象に花托の発熱パターンを調べ品種間での形態的及び遺伝的変異を利用して、目的①ハス花の発熱が訪花昆虫を誘引するメカニズムの解明及び目的②ハス花の発熱・恒温性に関連する遺伝子の同定を行っている。目的①に関しては、まず発熱器官である花托を開花1日目に切除することでハスの発熱の程度を操作できるか検証したところ、夜間の発熱の程度が未処理の花より3～10℃下がる一方、花弁の開閉運動に大きな影響がないことが確認された。次に花托一部切除が雄蕊の開葯率に与える影響を調べたところ、花托一部切除した花は未処理の花より開葯率が低下することがわかった。さらに花托一部切除により訪花昆虫数も減少することが示された。以上の結果より、ハスの花托一部切除は花弁の開閉運動を大きく阻害することなく発熱の程度を操作できることが明らかとなり、この操作に伴う発熱の程度の低下は開葯率及び訪花昆虫数の減少につながることが示唆された。さらに十分な開葯には30度以上の高い温度の維持が必要であることから、ハスの発熱・恒温性は開花2日目早朝という適切なタイミングで雄蕊を開葯させ訪花昆虫を誘引する役割を有すことが示唆された。目的②に関しては、発熱と非発熱の花托を含む花器官から抽出したRNAを用いたRNA-seq解析（３反復）から、発現変動遺伝子 (DEGs)の抽出ならびにクラスター解析を実施し、AOX, UCP等の呼吸関連遺伝子を含む発熱関連遺伝子を複数同定した。
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Report
(4 results)
Research Products
(7 results)
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[Presentation] Detecting and Studying Honey Bees Visiting Behavior in Lotus Flowers.2021
Author(s)
Grison, S., Takada, M.B., Higuchi, T., Ishikawa, T., Baba, Y.G., Fukatsu, T., Guo, W.
Organizer
The 8th International Horticulture Research Conference.
Related Report
Int'l Joint Research
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