遺伝子発現情報をベースにした植物の環境ストレス応答のモデリング

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360153
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 後藤 英司 千葉大学, 園芸学部, 助教授 (00186884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沖 一雄 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 講師 (50292628)
• Keywords: 環境ストレス / 光質 / オゾンガス / 遺伝子発現 / ストレス応答

Research Abstract

本研究の目的は,生育環境下における様々な環境ストレスに対する植物の反応について,遺伝子発現解析により得られる情報をベースとして生理計測パラメータを加えて植物のストレス応答モデルを作成し,生育環境制御および環境モニタリングに応用することである。本年度は,昨年度までに行った,(1)様々な環境ストレス下における植物実験,(2)発現遺伝子の抽出・定量技法の確立,(3)オゾンガスの低濃度の長期間曝露実験,(4)オゾンガスの中濃度の短期間曝露実験などのデータより,イネと葉菜類についてのストレス応答モデルの構築を行った。ここではイネについて説明する。ベースとなるのは葉一枚(個葉)ごとの成長を表す個葉成長のモデルである。栄養成長期の第3葉から第9葉の出葉速度は,積算気温の関数で表せること,また個葉重量は,第3葉から第9葉までの総重量に対する割合の関数で表せることを明らかにした。これらの関係式から個葉サブモデルを作成し,個体の生育モデルに組み込んだ。本モデルは,各葉の重量増加は出葉から最大展開までの間に行われると仮定する。つまり,個体光合成産物の葉への分配は,展開葉に対して行われるとしている。このモデルを用いれば生育中の個葉の重量成長をシミュレートすることが可能になり,短期・中期の環境変化やストレスで生じる生理現象の変化を,葉齢単位でシミュレートすることができる。そこで,オゾンガスのストレス付与の実測例と光環境変化の実測例についてシミュレーションを実施した。その結果,このモデルは栄養成長期の環境ストレス応答に伴う成長の変化を示すモデルとして有効であると考えられた。