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温室イチゴ栽培における高次元シンク情報を考慮した生殖成長動態の予測と制御

Research Project

Project/Area Number 22KJ2433
Project/Area Number (Other) 22J11675 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

小野 信太朗  九州大学, 生物資源環境科学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords生殖成長 / 数理モデル / イチゴ / データサイエンス / 収量予測 / 光合成 / 温室 / 成熟日数 / 昼寝現象
Outline of Research at the Start

イチゴ栽培において,光合成は重要な生理生態反応であり,生殖成長(開花・その後の同化産物の分配・流入による果実肥大など)とも密接関与する.上記の光合成と着果負担(果実を維持するために植物体にかかる負担)を考慮して機構・統計的な生殖成長モデルを構築するために以下の目標に取り組む.
①十分に灌水を行っているイチゴにおいても,環境ストレスによる日中の光合成速度の低下が生じるのかを調査する.
②①の結果を基に光合成をより正確に推定し,開花後積算光合成速度を用いて成熟日数を表現する.
③3年度に渡って得た詳細かつ多量なデータを用いて開花動態モデルを構築後,②の成果を基に拡張することで生殖成長モデルを構築する.

Outline of Annual Research Achievements

イチゴ栽培において,光合成は重要な生理生態機能であり,生殖成長(開花,その後の同化産物の分配・流入による果実肥大,成熟など)と密接関与する.本研究では,温室イチゴの生殖成長動態の普遍的かつ高精度な予測モデルの構築に向けて,各環境要素・個葉光合成速度と生殖成長動態との関係を解析した.
まず,一作期を通して取得した各環境要素(光合成光量子束密度PPFD,気温,湿度,CO2濃度,風速),個葉光合成速度,生殖成長動態(開花,収穫)のデータを用いて,収穫日の予測指標として開花後の積算光合成速度の有用性について検証した.そこで,光合成生化学モデル,気孔モデル,葉面ガス拡散モデル,葉面熱収支モデルを組み合わせたモデルを用いて,個葉光合成速度を長期連続取得した.また,個々の果実における開花から収穫までの各指標(PPFD,気温,個葉光合成速度の積算値)のばらつきに基づいて,それらの収穫予測指標としての有用性を統計的に比較した.その結果,個葉光合成速度の積算値が他の指標と比べて有用であることを初めて見出し,収穫予測モデルの構築に寄与する成果を得た.
また,各環境要素と個葉光合成速度の履歴が,収穫予測において重要な基礎情報となる開花動態に及ぼす影響について評価した.三作期にわたって取得した第一果房の開花データを,指数関数と正弦関数を組み合わせたMalo modelを用いて回帰分析し,得られた各モデルパラメータ(開花動態を表す波の歪度,尖度)と,環境要素(PPFD,気温,湿度)および個葉光合成速度の履歴との関係を解析した.その結果,歪度には気温と空気飽差が,尖度には気温,空気飽差と個葉光合成速度が強く影響することを初めて明らかにした.
以上,本研究は,膨大かつ正確な環境・生理生態機能の長期連続データを取得・解析し,温室栽培イチゴにおける生殖成長動態の予測モデル構築の基礎を築いた.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Yield and Photosynthesis Related to Growth Forms of Two Strawberry Cultivars in a Plant Factory with Artificial Lighting2024

    • Author(s)
      Takahashi Asaya、Yasutake Daisuke、Hidaka Kota、Ono Shintaro、Kitano Masaharu、Hirota Tomoyoshi、Yokoyama Gaku、Nakamura Takeshi、Toro Minami
    • Journal Title

      HortScience

      Volume: 59 Issue: 3 Pages: 394-399

    • DOI

      10.21273/hortsci17587-23

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of microclimate and photosynthesis on strawberry reproductive growth in a greenhouse: using cumulative leaf photosynthesis as an index to predict the time of harvest2023

    • Author(s)
      Ono Shintaro、Yasutake Daisuke、Kimura Kensuke、Kengo I、Teruya Yoshiya、Hidaka Kota、Yokoyama Gaku、Hirota Tomoyoshi、Kitano Masaharu、Okayasu Takashi、Ozaki Yukio
    • Journal Title

      The Journal of Horticultural Science and Biotechnology

      Volume: 99 Issue: 2 Pages: 223-232

    • DOI

      10.1080/14620316.2023.2254759

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diurnal changes in the stomatal, mesophyll, and biochemical limitations of photosynthesis in well-watered greenhouse-grown strawberries2023

    • Author(s)
      YOKOYAMA G.、ONO S.、YASUTAKE D.、HIDAKA K.、HIROTA T.
    • Journal Title

      Photosynthetica

      Volume: 61 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.32615/ps.2023.001

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 温室内の微風速環境において風がイチゴの個葉光合成速度に及ぼす影響-拡散抵抗と葉の熱収支に基づく解析-2024

    • Author(s)
      小野信太朗,横山岳,安武大輔,中井鴻美,日高功太,木村建介,野村浩一,北野雅治,広田知良
    • Organizer
      日本農業気象学会2024年仙台大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Early prediction of strawberry fruit enlargement by pre-determination of maximum fruit volume correlated to pedicel width2023

    • Author(s)
      Ono Shintaro, Kimura Kensuke, I Kengo, Teruya Yoshiya, Hidaka Kota, Yokoyama Gaku, Yasutake Daisuke, Hitora Tomoyoshi, Kitano Masaharu
    • Organizer
      International Symposium on Models for Plant Growth, Environments, Farm Management in Orchards and Protected Cultivation
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イチゴにおける環境・光合成・着果負担を考慮した開花動態のモデル化に向けて2023

    • Author(s)
      小野信太朗,安武大輔,岩尾忠重,北野雅治,木村建介,日高功太,横山岳,広田知良
    • Organizer
      日本生物環境工学会2023年豊橋大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] イチゴにおける果実肥大の早期予測:最大果実体積と果柄幅の関係を利用して2023

    • Author(s)
      〇小野信太朗,照屋佳也,木村建介,井研吾,日高功太,横山岳,安武大輔,広田知良
    • Organizer
      日本農業気象学会 全国大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 温室イチゴの光合成はどのような生理的要因に制限されるのか-あまおう(福岡S6号)を例に-2022

    • Author(s)
      〇小野信太朗,横山岳,日高功太,安武大輔,広田知良
    • Organizer
      日本農業気象学会 九州支部会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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