トマトかいよう病の感染拡大シミュレーションモデルの確立
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21K05606
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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 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
川口 章 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 西日本農業研究センター, 上級研究員 (80520486)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | トマトかいよう病 / 植物病害数理モデル / PHLIDモデル / SEIRモデル / 感染拡大シミュレーション / SIRモデル / 基本再生産指数 |
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| Outline of Research at the Start |
植物に発生する病害は全て微生物(糸状菌・細菌・ウイルス等)による感染症であり、人間の疫学モデルを応用することは可能だが、植物病害における感染症拡大シミュレーションモデルの研究事例は非常に少なく、具体的な病害防除対策立案に繋げる研究には至っていない。本研究では、感染症拡大シミュレーションモデルの具体例として、世界中で発生している細菌性難防除病害であるトマトかいよう病における感染拡大シミュレーションモデルを構築する。本病の感染確率や防除技術の効果をモデルに当てはめることで、植物の健全株、感染未発病株、発病株の推移の変動を可視化するモデルを構築し、防除対策立案に使える新しいモデルを提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
トマトかいよう病はトマトの安定生産を脅かす難防除病害であるが、圃場ごとに発病開始から感染の拡大，感染の終息の時期は異なるため、一律の防除対策が圃場ごとに適合せず、生産者は防除対策に苦慮している。2021年度までに既存の疫学モデルを活用して，栽培規模の異なる圃場ごとに発病の推移をシミュレーションできるモデルのSIRモデルを開発した。2022年度はさらのそのモデルの発展型を考案し、一次伝染からの感染確率のパラメータと、一次伝染および二次伝染に対して行う防除対策の効果を示すパラメータを組み合わせた新しい感染拡大予測モデルであるPHLIDモデルを開発した。2023年度は、PHLIDモデルに関する査読付き論文を投稿し受理された。さらに、PHLIDモデルの有用性を評価するため、現地実証を行った。本モデルで予測された発病推移や防除対策効果をもとに、現地トマト生産圃場において実際に防除対策（管理作業に用いる剪定鋏の消毒）を実施したところ、本病の発生を完全に抑制することに成功した。また、PHLIDモデルのような時系列データを扱うモデルの構築に携わったことから、PHLIDモデルを参考に時系列データをもとにしたシミュレーションモデルの工夫を行っていたところ、 Bayesian changepoint detectionという解析方法が植物病害の発生量の時系列的な変化の検出に応用できることを発見した。トマト病害の蓄積データではデータが不足していたため、ブドウ病害のデータを応用したところ、発生をうまく説明できることができたため、査読付き論文を投稿し、受理された。
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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
これまでの研究計画では、2022年度以降はSIRモデルを構築したのち、パラメータの調整を行いつつ、実際の発生現場における発病レベルにフィットするようなモデルへの改良を加えていく予定であったが、新しい発想のもとで2022年度に一次伝染のパラメータと防除効果のパラメータを加えた新しいPHLIDモデルを構築することができた。2023年は4月から10月末まで海外における研究滞在等（様式F-13-2のとおり海外における研究滞在等に伴う科学研究費助成事業補助事業期間延長承認申請書を提出済み）で不在にしたが、帰国後に現地実証を1事例実施することができただけでなく、PHLIDモデルに関する査読付き論文も受理、出版された。以上より、本課題は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は最終年度であり、モデルの有用性の検証を中心に研究を進める。2023年度に現地実証データを1事例得たが、本モデルの検証にはさらに複数の事例が必要であると考えることから、2024年度にさらに現地実証の事例数を増やして（２事例以上）本モデルの有用性の評価を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
