気象と土壌・施肥管理を考慮した水稲のカリウム・セシウム吸収モデルの構築

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03083
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 羽田野 麻理 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, 上級研究員 (00343971)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 淳子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, チーム長 (40343959) ; 藤村 恵人 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, グループ長 (70560639) ; 松波 麻耶 岩手大学, 農学部, 助教 (40740270)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イネ / カリウム / セシウム / 移行低減

Outline of Annual Research Achievements

作物への放射性物質の移行抑制のため、原発事故被災地域ではカリ肥料の増施が続けられてきた。しかし長期的にカリを多量施用することはコストと労力の面で大きな負担となるため、カリウムの投入を減らしつつ確実に移行抑制できる技術が求められている。本研究では、イネの生長にともなう根からのカリウム吸収増大が土壌中のカリウムレベルの低下を介してセシウム吸収を促進する可能性に着目し、イネのセシウムとカリウム吸収を解析する栽培実験で得られたデータに基づき、イネのセシウム吸収が促進される複数の要因を整理した概念モデルを構築するとともに、セシウム吸収を効果的に抑制することが可能な施肥・栽培法を探索する。
本年度はイネの生長とカリウム・セシウム吸収の関係を解析するための実験として、異なるカリウム施肥条件の下で水稲を栽培し、生育期間中の土壌の可給態カリウム含量、イネ地上部のバイオマスと安定同位体セシウム(Cs-133)濃度、カリウム濃度等の分析に必要な試料・データを収集した。
また、「セシウム吸収に関するイネの環境応答」については、イネ根におけるカリウム（セシウム）輸送関連遺伝子の発現量について解析を進めた。その結果、イネのセシウム吸収が増大することが予想される生育中期において、土壌のカリレベルが低い水田内の試験区で生育したイネ根では、対照区に比べて特定のカリウム輸送体遺伝子の発現レベルが高まることを示唆するデータが得られた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度に予定した研究計画に従って水稲の栽培実験を実施し、土壌、植物サンプルや地温データなど、イネのカリウムとセシウム吸収の関係解析と概念モデル構築のために必要な試料・データを取得することができた。また、フィールド環境で生育するイネ根を対象に、カリウム輸送体関連遺伝子の発現動態の解析を進めることができた。これらの実験の実施と分析、データの解釈等については、研究分担者と代表者の間で議論を重ねた結果、次年度以降に予定している概念モデルの構築の準備も進んだ。これらの状況をふまえ、本研究は順調に進捗していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

初年度に取得した試料・データの分析を進め、イネのセシウム吸収が促進される複数の要因を整理した概念モデルを試作する。このプロトタイプの適合性と汎用性を評価するため、これまで様々な気象・土壌・施肥管理の下で栽培された水稲品種のカリウムとセシウムの吸収パターンを解析する。福島、岩手、茨城等の地域で実施した圃場、ポット実験の結果も必要に応じて活用する。研究代表者（羽田野）は、それぞれの要因がイネの生長とカリウム・セシウム吸収に及ぼす影響について分担者と連携して解析するとともに、研究のとりまとめを行う。得られた情報を集約し、研究協力者の支援を得つつ、全員で議論して概念モデルを構築する。