安心・多収・良食味を実現するサツマイモの地域適応型エンドファイト利用技術の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16KT0032
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 井藤 和人 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (20273922)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門脇 正行 島根大学, 生物資源科学部, 准教授 (00379695) ; 足立 文彦 島根大学, 生物資源科学部, 助教 (10335549) ; 大道 雅之 拓殖大学北海道短期大学, 農学ビジネス科, 教授 (20461692) ; 井上 憲一 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (60391398) ; 城 惣吉 島根大学, 生物資源科学部, 助教 (20721898) ; 佐伯 雄一 宮崎大学, 農学部, 教授 (50295200)
• Project Period (FY): 2016-07-19 – 2019-03-31
• Keywords: エンドファイト / サツマイモ / 共生 / 食味

Outline of Annual Research Achievements

北海道深川市、島根県松江市、宮崎県宮崎市の各圃場の土壌をそれぞれの地点に運搬し、異なる土壌・気象条件下でサツマイモ苗（ベニアズマ）をポット栽培した。栽培期間中に採取したそれぞれの塊根部の窒素固定エンドファイト群集には土壌条件が気候条件よりも大きく影響することが示唆された。同様な結果が島根県と埼玉県に露地栽培したサツマイモでも観察され、また、同じ土壌であれば品種の違いによる影響をほとんど受けなかった。
神西圃場で施肥量を変えて栽培したサツマイモ（ベニアズマ）の過去３年間の結果から、栽培開始時の土壌中窒素含量と窒素固定率、地上部および全乾物重、イモ生重との間に正の相関関係が認められた。
島根大学ガラス温室内で無菌苗（高系14号）に高系14号とベニアズマの無菌苗（無接種）およびBacillus subtilis を接種した有菌苗（接種）を接木し、台木の生育を比較した。接種と無接種の間で全重では有意差が認められなかったが、台木葉色、台木分枝数は接種で増加した。ただし、無接種苗では穂木の物質生産量が接種苗に比較して大きく、接種苗の穂木に対する生育抑制が示唆された。
サツマイモ窒素固定活性の栽培時期における変動要因を解明するため、植物体内成分、特に炭素源となる糖類の組成・濃度と活性の関連について検討した。サツマイモ植物体の樹液をキャピラリー電気泳動システムにより測定するための分析条件について検討し、各種糖類の分離、定量方法を確立したが、サツマイモの塊根の冷凍サンプルでは分析ができなかった。
サツマイモ無菌苗（高系14号）にBradyrhizobium属根粒菌10菌株をそれぞれ接種し、グロースチャンバー内で９週間栽培した結果、各根粒菌接種区と無接種区間に有意差は認められなかったものの、４菌株でサツマイモの地上部や地下部における生育促進効果が認められた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

28年度は全体的にサツマイモ塊根部の窒素固定活性が低く、ニトロゲナーゼ遺伝子および細菌由来のrＲＮＡ遺伝子も限られたサンプルでしか検出されなかった。また、細菌由来のrＲＮＡ遺伝子をＰＣＲ増幅するＬＮＡプライマーの設計および条件設定に時間がかかり、それらの解析は29年度に実施する。
神西圃場における土壌中窒素含量と窒素固定率および生産量との関係を解析できたので、引き続き、土着のエンドファイトの解析および分離、生育促進効果に関する実験を進める。
エンドファイト接種苗が穂木の生育に及ぼす影響を調べるための実験系を構築できたので、引き続き、接種苗の種類を増やして検討する。また、接種苗の動態、栄養条件等の栽培条件の影響について実験を進める。
サツマイモの塊根の冷凍サンプルでは、解凍による糖濃度変化と植物体液の汚染の影響で分析が困難であったため、部位毎に植物体の生樹液（溢秘液）を採取する方法について検討する必要がある。
根粒菌４菌株について、サツマイモへの接種による生育促進効果がグロースチャンバーで認められたので、引き続き、屋外でも接種試験を実施して、それらの生育促進効果を検証する。

Strategy for Future Research Activity

29年度も28年度と同様な栽培実験を行い、28年度の結果の再現性を確認する。神西農場での試験結果から、土壌窒素量が窒素固定率に影響を及ぼすことが示唆されたので、29年度は窒素肥料を添加してポット栽培を行う。また、神西農場のサンプルを対象に、土壌窒素量とエンドファイトの関係について明らかにするとともに、活性の高いサンプルから窒素固定菌の分離を試みる。
神西農場では、栽培開始時の土壌中窒素濃度が生育初期の生育を促進し、窒素固定の活性化および収量増加につながることを明らかにするため、まずは同じ施肥設計で栽培試験を行い、これまでの試験結果の再現性を確認する。さらに、‘べにはるか’についても以前の試験結果を含めて解析を行い、前述の窒素固定に関する現象についての品種間差異を明らかにする。
28年度は接種苗が穂木の生育に抑制効果を示したので、これまでに接種効果が示唆されているサツマイモ内生菌など接種苗の種類を増やして、接木による影響について検討する。また、栄養条件等の栽培条件の影響についても検討する。
凍結・解凍による糖濃度変化と植物体液の汚染の影響を除外するために、生植物を用いて部位毎に植物体の生樹液（溢秘液）を採取する方法を検討し、栽培時期を通して糖組成・濃度の変動を分析し、窒素固定活性との関連について検討する。
根粒菌４菌株について、屋外でも接種試験を実施して、それらの生育促進効果を検証する。また、それらの生育促進効果の要因について、植物内および根圏における窒素固定および植物ホルモン生産の両面から解析する。
エンドファイトを含む苗を栽培し、食味関連形質の分析とともに収穫物の食味を無菌苗と比較する。その際、片方のイモが菌に感染している可能性を知らせる群と知らせない群を作り、被験者の潜在的な印象に及ぼす影響についても調査する。

Causes of Carryover

28年度は全体的にサツマイモ塊根部の窒素固定活性が低く、ニトロゲナーゼ遺伝子および細菌由来のrＲＮＡ遺伝子も限られたサンプルでしか検出されなかった。細菌由来のrＲＮＡ遺伝子をＰＣＲ増幅するＬＮＡプライマーの設計および条件設定に時間がかかり、また、解析は外部委託により実施するが、年度内の納期が困難であったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

細菌由来のrＲＮＡ遺伝子の検出について再度試み、検出されたものに対しての解析は外部委託により29年度に実施する。