| Project/Area Number |
21K05537
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39020:Crop production science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中島 大賢 北海道大学, 農学研究院, 助教 (70710945)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 洋一郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50463881)
郭 威 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (70745455)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | トウモロコシ / 耐倒伏性 / 群落構造 / 草型 / 群落形成 / 画像解析 |
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| Outline of Research at the Start |
作物個体群が織りなす構造は，群落の受光態勢と強風条件下での物理的安定性の両方に影響を及ぼす．しかし，群落構造と個体発生・器官発育の関係を詳細に理解するためには，層別刈り取り法などの旧来の構造解析手法よりも高精度かつ迅速な非破壊測定技術が必要である．そこで本研究では，無人航空機や自走ローバーを用いた計測技術と画像解析による評価手法を開発し，作物群落の形成過程から崩壊に至る詳細を個体発生応答に還元しながら明らかにすることを目指す．得られた計測データを集積し，群落の受光態勢と物理的安定性の両立に必要な形態的特性を明らかにすることで，理想的な群落構造とそれに関わる形質の同定を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度はまず，収量特性が異なる茎葉型および子実型の2品種を北海道大学と東京大学の2地点で栽培した．北海道大学では，ドローン画像および群落内部の仰視画像を経時的に取得し，登熟初期の地上部構造特性を個体・群落規模で調査した．構造解析には投影法および層別刈り取り法を用い，各節の個葉形態や葉身傾斜角度および雌穂着生位置など，個体の草型を決定する形態形質を評価した．加えて，群落内の葉面積分布と光透過特性などの基本的な群落構造特性を解析した．東京大学では，ドローンおよびローバー型地上走行ロボットに搭載した各種センサーを用いて群落表層および内部の構造情報を経時計測し，画像解析や3次元点群再構築による形態評価手法の開発を行った．
構造解析の結果，個体および群落の構造特性には顕著な品種間差異が認められた．茎葉型品種では群落上層の葉面積が多く，これは上位節間が狭く，中位葉の葉身傾斜角度が大きいことに起因していた．子実型品種では個体あたりの葉面積は少ないものの，上位節間が長いことに加え，着雌穂葉の葉身傾斜角度が有意に小さいことにより，子実充填への寄与が大きい着雌穂葉の光捕集効率が高まったと考えられた．また，雌穂着生位置が茎葉型品種に比べて有意に低く，地上部の重心高を低下させることで耐倒伏性の向上に寄与していた．以上より，本試験で供試した子実型品種では，収量性と耐倒伏性の両立に有利な形態特性を備えていることが示唆された．今後は，このような形態形質の品種間差異について新規解析技術の応用を試みる．本年度までに，トウモロコシ幼植物体の3次元再構築やドローン計測による群落表層構造の時系列観測については基礎データが既に得られている．一方で，ドローン計測による評価が困難な群落内部の構造解析についてはさらに改良を進める必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，収量特性が異なる2品種の草型形質について従来手法を用いた詳細な解析を行い，個体・器官の形態的な品種間差異とそれが群落構造に及ぼす影響を明らかにすることができた．さらに，トウモロコシの幼植物体ではすでに点群解析による3次元構造の基礎的な時系列データが取得できており，新旧手法を用いた個体レベルでの比較解析が可能になりつつある．したがって，初年度の進捗としてはおおむね順調に進展していると判断できる．一方で，形態形質の品種間差異が地上部の耐倒伏性に及ぼす影響の解析については進捗がやや遅れているおり，これを積み残し課題として次年度に取り組む．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，群落構造特性と収量性に主眼を置いた品種間比較を行ったが，次年度では地上部形態と耐倒伏性の関連性についてもさらに解析を進める必要がある．そこで，本年度に供試した2品種に加え，耐倒伏性程度とその耐性機構が異なる品種の地上部形態形質を解析する．また，ドローンでの計測が困難な群落内部の構造の解析精度を高めるため，群落表層構造の時系列データと構造推定モデルの併用を試みる．
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