2017 Fiscal Year Research-status Report

ダイズの炭素－窒素需給バランスに基づく最適ノジュレイションレベルの探索

Research Project

Project/Area Number	16K14842
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	松波寿典国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 主任研究員 (10506934)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	ダイズ / 生物共生機能 / 根粒 / 乾物生産 / 収量
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、様々な大気－土壌栄養環境下（温度、二酸化炭素濃度、窒素条件）におけるダイズ－根粒菌の炭素と窒素の需給関係を定量的に解析し、炭素・窒素需給バランスからみたダイズの乾物生産、収量が最大となる最適ノジュレイションレベル（＝最適根粒着生レベル）を明らかにすることを目指す。平成29年度は、温度勾配チャンバーを用いて異なる温度（外気、外気+5℃）と二酸化炭素濃度（外気、外気+200ppm）の条件下においてダイズを生育させ、炭素・窒素需給バランスを変化させ、ダイズの乾物生産、収量と根粒菌の炭素要求と窒素供給の関係についてノジュレイションレベル（根粒重/根重）に着目して調査した。また、群落レベルでの炭素－窒素需給バランスのモデル化に向けて、モデル構築のための幅広い生育データを得るために異なる播種期の圃場試験を実施した。温度勾配チャンバー試験ではノジュレイションレベルが高まると、根粒一粒が大型化する傾向がみられた。また、ノジュレイションレベルの向上に伴いダイズ子実が大粒化し、収量が増加する傾向がみられ、ノジュレイションレベルと百粒重の間に密接な関係が認められた。一方、ノジュレイションレベルと乾物生産、収量の間には直接的な相関関係は認められなかった。圃場試験に関しては、モデル構築に向けた生育データの取得と供に、群落レベルで乾物生産、収量が最大となる播種期が明らかになった。これらのことから、ノジュレイションレベルは子実の肥大を介して収量に影響すると考えられた。今後は、ダイズ体内の成分分析を行い、ノジュレイションレベルや子実の肥大、収量の関係について解析する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では物理的環境要因を変動させることで多様なノジュレイションレベルを試験的に誘発させることで、個体レベルにおける炭素－窒素需給バランスを定量的に解析し、それらと乾物生産、収量の関係からみた最適ノジュレイションレベルを見出すことを目的としている。そこで、これまでは、温度勾配型チャンバー試験において、温度と二酸化炭素濃度の処理を実施し、幅広いノジュレイションレベルが得られ、ノジュレイションレベルと物質生産形質の関係について明らかにすることができた。ただし、ダイズ個体の化学分析は年度内に実施できなかったので、次年度行う予定となっている。また、定量的に得られた個体レベルの炭素－窒素需給バランスをモデル化し、群落レベルのダイズ－根粒菌共生モデルを構築し、群落レベルにおいて乾物生産、収量が最大化する最適ノジュレイションレベルを明らかにすることも本研究の目的となっている。この点に関しては、当初の予定どおり必要な生育データが取得できた供に、収量が最大となる生育時期を特定することができた。以上のように、本研究は、一部年度内に解析が間に合わなかった部分はあるが、全体の進捗への影響は小さく、概ね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	最終年度は温度勾配型チャンバー試験と圃場試験ともに、これまでと同様の処理を実施し、データの厚みを増すとともに、処理期間中のダイズ側の光合成能、根粒側の窒素固定能の変化についても調査する。また、定量的に得られた炭素－窒素需給バランスをモデル化し、群落レベルのダイズの生長モデルにこのモデルを組み入れ、ダイズ－根粒菌共生モデルの構築に取り組む予定である。
Causes of Carryover	（理由）これまでの分析サンプルは粉砕作業まで終了したが現在試料を調整している段階のため、分析作業は滞っている。このため、化学分析は次年度以降も実施することになり、分析機器のメンテナンス費用、試薬代等が次年度への使用額へと繰り越しとなった。また、温度勾配型チャンバーに関しても、共同設備利用の扱いとなり、当初の予定より使用期間が短縮されたことから、その電気代も次年度への繰り越しとなった。以上のように、化学分析費および温度勾配型チャンバーの電気代に係る次年度使用額が発生した。（使用計画）これまでの試験サンプルを分析するための分析機器のメンテナンス費用、試薬代等に使用する。また、温度勾配型チャンバーに関しても、使用者の減少に伴い設備利用費の負担が多くなるため、次年度使用額として必要となる。