2021 Fiscal Year Annual Research Report
高速形質評価・環境計測によるダイズ安定多収化に貢献する群落生産形質遺伝子座の探索
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18H02190
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
熊谷 悦史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 主任研究員 (80583442)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小木曽 映里 独立行政法人国立科学博物館, 分子生物多様性研究資料センター, 特定非常勤研究員 (00646929)
長谷川 利拡 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 研究領域長 (10228455)
屋比久 貴之 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, 研究員 (20824270)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ハイスループットフェノタイピング / リモートセンシング / 環境計測 / ダイズ / 遺伝解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、近接リモートセンシングを利用した形質評価法を構築し、それを日米ダイズ品種の交配後代に適用し、米国品種に由来する高い乾物生産や光合成に関わる遺伝子領域を特定することである。本年度は、群落スケールの形質評価手法の精度を検証するとともに、個葉スケールの形質評価手法を用いた遺伝解析を実施した。
2019、2020、2021年に、日本産と米国産の複数のダイズ品種を対象に、7月以降に複数ステージで、地上部重およびLAIの抜取調査を行い、地上において群落の501-801nmのハイパースペクトル反射率を取得し、超音波センサーにより草高を取得した。得られた全データセットの2/3(n=156)を使い、部分最小二乗回帰を利用し、301バンドの反射率と草高を説明変数とし、地上部重やLAIを目的変数とするモデル式を作成した。残りの1/3（n=84）を用いた検証段階では、実測値と推定値との間の決定係数は0.81以上、相対誤差は24%以下となった。高い推定精度と迅速性を兼ね備えた形質評価手法を開発できた。
前年度までに開発したハイパースペクトル反射率から、個葉光合成速度に関わる最大炭酸固定速度（Vcmax）と最大電子伝達速度（Jmax）を推定する回帰式により取得した4系交雑集団（2019年：235系統、2020年、175系統）のデータセットを利用し、遺伝解析を実施した。VcmaxやJmaxに関わるQTLをいくつか検出できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地上での可視・近赤外領域のハイパースペクトル反射率と草高計測と多変量回帰モデルを利用した地上部形質の評価法を開発した。手法開発に関して、おおむね順調に進展していると判断する。今後は、異なる年次でのデータ収集を進め、開発した手法の精度検証を行うともに、遺伝解析を行い、高い乾物生産能力に関わる遺伝子座の特定を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
東北農業研究センター（屋比久）では、岩手県盛岡市の試験圃場にて、日米4系交雑集団を対象に、7月以降複数回、地上部重、植被率、LAIを取得するとともに、ドローン空撮により10バンドのマルチスペクトル反射率を計測し、収量調査を実施する。農環研では、日米交雑集団の一部の多収系統を栽培し、同様なデータ取得を行う。3か年で取得した4系交雑集団の各系統の反射率データを形質推定式に入力し、個体群生長速度や日射乾物変換効率を推定する。独立行政法人国立科学博物館分子生物多様性研究資料センター（小木曽）では、4系交雑集団の全系統の個体群生長速度、日射乾物変換効率や収量の推定値を用いた遺伝解析を実施する。
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