発育解剖学的差異をもつ作物根系構成要素の機能的特異性の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08406002
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山内 章 名古屋大学, 農学部, 助教授 (30230303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 勝也 名古屋大学, 農学部, 助手 (00283424) ; 飯嶋 盛雄 名古屋大学, 農学部, 助手 (60252277) ; 河野 恭廣 名古屋大学, 農学部, 名誉教授 (90023407)
• Keywords: イネ / 可塑性 / 加齡 / 菌根 / トポロジー / 根 / フラクタル / マメ科作物

Research Abstract

一個体の作物の根系を構成する根は、発育学・解剖学的差異を有することが明らかにされつつある。本研究はイネ科・マメ科作物を対象に、それらの根の間の機能的差異を解明しようとした。
まずイネ根系において、根系構造を解析するためには、従来から用いられてきた発育学的解析法に加え、根系構造の複雑さを定量化するフラクタル解析や,分枝構造を定量化するトポロジー解析が有効であることを示した。次に、根箱における土壌水分条件や、根端培養法における培養条件を変化させた場合、とくに側根の発育が鋭敏に反応することを示した。また炭素・窒素の動態や、コハク酸脱水素酵素・パーオキシダーゼの加齡に伴う変動を調べ、根軸と側根とではエイジングのパターンが異なることを明らかにした。さらには内生アブシジン酸やゼアチンリボシドの濃度比や動態の特徴から、側根と根軸は器官としての特徴を異にすることも明らかにした。また数種の主要なマメ科食用作物種の根系構造には、とくに側根の発達程度に起因する明瞭な遺伝的差異が存在し、さらに主根の伸長生長は、異なる環境条件に対して可塑性を発揮することを認めた。またラッカセイ根系において、菌根形成はその大部分が側根上で認められること、各根軸上では形成頻度は向頂的に増加し、その傾向は相対的に齡の進んだ1次側根でより顕著に認められることを明らかにした。また菌根菌接種に対して1次側根と2次側根は異なる発育反応を示し、その結果根系形態が大きく変化することを見出した。
以上のように本研究は、一個体の根系を構成する根の性格をそれぞれの齡に注目しつつ調べることにより、それらは環境要因に対する発育反応、物質代謝・生理活性、菌根菌との親和性などにおいて明瞭に異なり、機能を分担しつつ根系全体の機能の発揮に貢献している実態を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Grzesiak et al.: "Differences in drought tolerance between cultivars of field bean and field pea. Morphological characteristics,germination and seedling growth." Acta Physiologiae Plantarum. 19・3. 339-348 (1997)
• [Publications] Grzesiak et al.: "Differences in drought tolerance between cultivars of field bean and field pea. A comparison of drought-resistant and drought-sensitive cultivars." Acta Physiologiae Plantarum. 19・3. 349-357 (1997)
• [Publications] 飯嶋盛雄: "根の命名法の統一と最少調査項目に関する最近の動向" 農業および園芸. 71・11. 1233-1238 (1996)
• [Publications] Izumi et al.: "Timecourse changes in two different topological indices with seminal root system development of rice." Japanese Journal of Crop Science. 65・2. 303-308 (1996)
• [Publications] Izumi et al.: "Quantitative analysis of the architecture of seminal root system of rice (Oryza sativa L.)grown under different soil moisture conditions." Japanese Journal of Crop Science. 66・3. 418-426 (1997)
• [Publications] Izumi et al.: "Genotypic variation in the development of seminal root system of rice under different culture conditions in vitro." Japanese Journal of Crop Science. 66・3. 427-435 (1997)
• [Publications] 泉 泰弘: "作物根系の表現型可塑性" 根の研究. 5・2. 38-42 (1996)
• [Publications] Kwak et al.: "Changes with aging in the activities of succinic dehydrogenase and peroxidase in rice seminal root system." Japanese Journal of Crop Science. 65・2. 309-314 (1996)
• [Publications] Kwak et al.: "Changes with aging of endogenous abscisic acid and zeatin riboside in the root system of rice." Japanese Journal of Crop Science. 65・4. 686-692 (1996)
• [Publications] Mia et al.: "Plasticity in taproot elongation growth of several food legume species." Japanese Journal of Crop Science. 65・2. 368-378 (1996)
• [Publications] Mia et al.: "Root system structure of six food legume species Inter-and Intraspecific variations." Japanese Journal of Crop Science. 65・1. 131-140 (1996)
• [Publications] 小川敦史・山内 章: "浸透圧調整とその根における働き" 根の研究. 5・1. 18-22 (1996)
• [Publications] Yano et al.: "Distribution of arbuscular mycorrhizas in peanut root system" Japanese Journal of Crop Science. 65・2. 315-323 (1996)
• [Publications] Yano et al.: "Modification of root system morphology in a peanut seedling inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus,Gigaspora margarita Becker & Hall." Japanese Journal of Crop Science. 65・2. 361-367 (1996)
• [Publications] Yano et al.: "Localized alteration in lateral root davelopment in roots colonized by an arbuscular mycorrhizal fungus." Mycorrhiza. 6・5. 409-415 (1996)
• [Publications] Yano et al.: "Arbuscular mycorrhiza formation in undisturbed soil counteracts compacted soil stress for pigeon pea." Applied Soil Ecology. (in press). (1998)
• [Publications] 山内 章編: "植物根系の理想型" 博友社,東京, 172 (1996)
• [Publications] Yamauchi et al.: "Root system structure and its relation to stress tolerance." Japan International Reserch Center for Agricultural Sciences, 691 (1996)