Improving drought tolerance through ear photosynthesis in wheat

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05988
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 柏木 純一 北海道大学, 農学研究院, 講師 (60532455)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 干ばつ抵抗性 / コムギ / 光合成 / 4倍体 / 穂 / 遺伝資源

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，穂数の形成能力に差異のある4倍体コムギを用いて，生育，収量および光合成関連形質における品種間差異について調査した．北海道大学の試験圃場に作出した干ばつ圃場で試験を行った．出穂期以降に潅水区と干ばつ区の2水準の土壌水分処理を設けた．試験には，「ET23」（エチオピア育成），および「Cham1」（シリア育成）を供試した．研究結果の概要は以下の通りである．
1）収量は，Cham1の方がET23より大きく，両品種ともに乾燥処理により有意に減少した．収量の減少には，穂数の減少を通じた粒数の減少が大きく寄与した．これは，分げつ盛期の土壌乾燥ストレスが強く，充分な茎数を確保できなかったためと考えられた．Cham1は，子実成長速度が大きかったことに加えて，乾燥処理により子実成長のピークが前進した．このことより，Cham1は乾燥ストレスへの適応力が高いことが示唆された．
2）光合成関連形質では，両品種ともに止葉の光合成能力が高かったが，Cham1は下位葉での高い光合成能力も示唆された．そして，Cham1は群落全体で光合成を行なうのに対し，ET23は主に止葉での光合成に依存していることが示唆された．乾燥処理により，Cham1は止葉および下位葉の光合成能力を維持したが，ET23では光合成能力が低下した．これは，ET23で倒伏が生じたこともあるが，Cham1よりも止葉の着生角度が水平であり，常時強光に曝されたため，光阻害が生じた可能性が示唆された．
3）開花期から開花21日にかけての器官別窒素分配は，灌水区では止葉への窒素分配が増加したのに対し，乾燥区では穂への窒素分配，特に芒および内頴への窒素分配が増加した．このことより，土壌乾燥ストレス下で光合成を行なう上で，芒と内頴が有利な器官となり得ることが示唆された．

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでとは異なる4倍体のコムギ品種について，干ばつ環境下における光合成特性と，収量特性評価できたことは，本研究の目的を達成する上で重要な進展と考える．ただし，穂光合成速度測定用の専用チャンバーの完成に遅れがあり，これについては2021年度の圃場試験での使用を目指している．

Strategy for Future Research Activity

2020年度に得られた結果について，同様の圃場試験を行うことで，栽培環境の年次変化に対する安定性を確認する．その試験の中で，穂光合成速度測定用の専用チャンバーを用いて，実際の穂の光合成測定を試みる．

Causes of Carryover

コロナウイルスの拡大により，参加を予定していた日本作物学会第250回講演会（於名古屋），251回講演会（於京都）が，web開催となったことに加えて，参加，発表を予定していた10th Asian Crop Science Association Conference（ACSAC10）が，2021年度に延期となったため．この予算については，ACSAC10への出席，発表に加えて，完成がやや遅れている穂光合成測定専用チャンバーを完成させるために充てる予定としている．