ダイズ種子の吸水特性の評価指標の開発 －冠水抵抗性の選抜を効率化するために－

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14636
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 萩原 素之 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (90172840)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ダイズ / 発芽 / 冠水抵抗性 / 水分活性 / 吸水

Outline of Annual Research Achievements

黄ダイズ品種のみ6品種を供試して調査した。水稲育苗用ロックウールを用いた過湿条件下の発芽試験で発芽率、初生葉発生率、根の成長等を総合すると、6品種の冠水抵抗性は良（スズホマレ、タチナガハ）、中（つぶほまれ、リュウホウ）、低（ナカセンナリ、あやみどり）に分類された。ただし、良の2品種の冠水抵抗性は特に高くはなく、冠水抵抗性の品種間差は比較的小さかった。
本研究の基礎段階では、E/A（吸水種子からの蒸発量/種子の吸水量）には冠水抵抗性との関係が認められた（E/Aが大の方が冠水抵抗性高い）が、上記6品種では関係は明瞭ではなく、E/Aの値は、冠水抵抗性が非常に高いPekingで以前に得ている値より小さかった。
しかし種皮除去処理を行い、種皮の有無間でE/Aを比較すると、冠水抵抗性高と中の品種では、種皮除去でE/Aが有意に低下したのに対し、冠水抵抗性低の品種では種皮除去で有意な変化がなかった。よって、前者は種皮の透水性が低く、後者は種皮の透水性が高いこと、冠水抵抗性上、種皮の透水性の重要性が示された。
種皮除去した種子と除去しない種子で、吸水直後とその後一定時間放置後の水分活性（Aw）を測定し、その差を求め、さらに「種皮除去の場合のAwの差 － 無処理の場合のAwの差」を求めると、これが大きいほど過湿条件下の発芽率が高かった。
今回供試したような冠水抵抗性の差が小さい品種では、種皮除去していない種子を用いて求めたE/Aや、種皮除去していない乾燥種子のAwには明瞭な差が現れなかったが、「種皮除去の場合のAwの差 － 無処理の場合のAwの差」は過湿条件での発芽率と有意な正相関を示したことから、「種皮除去の場合のAwの差 － 無処理の場合のAwの差」は、E/Aや乾燥種子のAwよりも冠水抵抗性の品種間差の検出力が強いと推察された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究で吸水種子の水分活性の測定は、1）種皮の透水性の迅速評価、2）種子内部組織への水の浸透状況の簡便評価、の点で重要である。冠水抵抗性の品種間差の評価精度向上のため、既所有のものより高精度の水分活性計を平成27年度に購入した。測定精度は向上したが、測定所要時間が既所有機種では約5分間に対し、新規購入機種では1時間となり、迅速測定の点で問題が生じた。そこで、メーカーへの相談とあわせて測定試料の体積、および測定時間と測定値との関係について検討し、測定時間を15分間程度に短縮しても、得られる測定値は測定値が安定し始める30分間以上の場合とほぼ同じであることを確認した。これにより、従来ほどではないものの、比較的短時間での高精度の測定手順を確立したが、これに数ヶ月を要した点が進捗に遅れを生じた最大の理由である。
平成27年度に供試した品種は、当初予想したほど大きな品種間差が慨してなかった。上述の問題の対処に手間取ったことから、供試品種数の点でも当初計画よりも少な目となったことも幅広い品種間差を得ることができなかった一因である。しかしながら、冠水抵抗性、種子の吸水特性において特徴ある品種を見出すことができたこと、品種間差が比較的小さい場合においても、本研究の仮説のうち、冠水抵抗性の差異を、種子の水分活性の測定を利用した種皮の透水性評価で評価できる、については確認された。また、種皮除去および除去しない種子を用い、水分活性の測定を行って得られるデータを用いた指標は、過湿条件下での発芽率と有意な正の相関を示したことから、冠水抵抗性や種子の吸水特性の品種間差を説明するのに水分活性の測定は有用であることが示された。つまり、本研究の中核となっているアイディアは、冠水抵抗性や種子の吸水特性の品種間差を捉えるのに有用であると考えられる結果が得られたため、計画からの遅れは小さいと判断している。

Strategy for Future Research Activity

水分活性の測定に要する時間短縮が平成27年度には課題となったが、所要時間を半減する測定手順が平成27年度に確立できたため、平成28年度以降は水分活性に関する調査が効率化できる。これにより、調査品種数を増やしていくことが可能となるため、調査品種数を平成28年度は10以上とする（最終年平成29年度は30に近づける）ことを目標とする。水分活性測定の所要時間の更なる短縮の可能性については、冠水抵抗性の選抜の効率化上、重要なので、引き続き検討する。
冠水抵抗性の品種間差の評価にあたり、供試種子の含水率を揃えなければならないかどうかは、調査効率に大きく影響する。本研究の仮説では、種子含水率を揃えなくても冠水抵抗性の品種間差を適切に評価できるとしているが、この検証はまだ途上で、種子含水率を揃えた場合と揃えない場合での冠水抵抗性に関わる評価指標（種子からの蒸発量/種子の吸水量、水分活性による種皮の透水性評価など）の比較が必要である。しかし、種子含水率を効率的に揃える種子の準備手順が未確立である。平成28年度は、種子含水率をできる限り短時間に効率的に揃える種子準備手順の確立を重点課題のひとつとする。湿度の簡易調整機能のある保管庫を購入し、種子含水率の調整のための温度・湿度の設定条件、保管庫内への静置時間などについて調査を行う。数ヶ月を目途に種子含水率の調整手順を確立することにより、種子含水率の調整の効率化を実現して、「種子からの蒸発量/種子の吸水量」、「水分活性に基づく種皮の透水性評価」などが種子含水率に左右されない冠水抵抗性の評価指標として有用であることを示すデータの蓄積を進める。
平成27年度に引き続き、新規調査品種を追加するとともに、冠水抵抗性の評価上、特徴ある品種を中心に種子の増殖栽培を行う。

Causes of Carryover

平成27年度に新規購入した水分活性計での水分活性測定に当初は1時間を要した（従来使用していた機種では5分間）。これは研究の効率化上、大きな支障となるため、測定手順を見直しで測定時間の大幅短縮を図ったが、非常に手間取り、問題解決に数ヶ月を要した。この間、測定所要時間の大幅短縮ができない場合には、従来使用していた機種を追加購入して研究の効率化を図る選択肢を残すため、経費支出に遅延が生じ、支出が平成28年度に繰越となった。また、種子含水率の効率的調整のための機器購入も同時並行的に計画したが、上記の理由および、本予算で購入可能で、かつ効果的に利用できる適切な機器の選定に手間取った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度は下記の機器購入等により、調査効率の向上、調査規模の拡大を図る。1）種子含水率の効率的調整のための湿度調節機能つき保管庫を新規購入する、2）供試品種を増やすため、種子を購入する、3）電子顕微鏡のレンタルサービスを利用して、種皮や種子断面構造の調査を行う。
また、調査規模の拡大に伴い、平成27年度は支出しなかった調査補助のための人件費支出も行う。
以上は、平成28年度請求額と合わせて使用する。