2021 Fiscal Year Research-status Report
植物の根は高濃度塩水湛水栽培にどのように順化するのか？
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20K06312
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
松嶋 卯月 岩手大学, 農学部, 准教授 (70315464)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | hydraulic lift / 毛管上昇 / 根の生理的活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
毛管が発達しにくい培地，例えばもみ殻培地を用いると高塩濃度下で湛水栽培が可能である．本研究では，その耐塩性メカニズムを解明するために，湛水として塩水2%および3%と高い塩濃度の水を与えることで，hydraulic liftによる湿潤域から乾燥域への水の再配分がどのように変化するのか調査した．
もみ殻と赤玉土を体積比で 3:1 の割合で混合したもみ殻培地を充填した内径5.6 ㎝，高さ20 ㎝のポットに，コマツナ“わかみ”を定植し，その根がポット底面に伸長するまで生育させた．その後，塩水湛水栽培における処理区として，塩水2％区および塩水3％区を，また対照区として真水を与える0％区を設け，底面から2 ㎝湛水し20日間の栽培試験を行った． 栽培終了後，培地を水平面に平行な高さ4 ㎝の全5層(上から1層-5層)に分割し，各層の電気伝導度(EC)，ナトリウム(Na)濃度，根の乾燥重，含水率，および，根の酸素消費量を測定した．
湛水栽培を行ったもみ殻培地において，0％区の含水率は下層の4層および5層目でほぼ同一，上層の1層および3層目でほぼ同一の値を示し，下層の含水率は上層のおよそ1/2の値であった．これより，湛水栽培をすることで，もみ殻培地の下方4層および5層目に含水率の高い湿潤域，上方1層および3層目に含水率の低い乾燥域が現れることが改めて示された．一方，塩水3%区中層における3層目の含水率およびNa濃度は，他の処理区に比べて有意に高い値を示した．すなわち，塩水3%区における3層目は，湛水由来のNaによって他の層より水ポテンシャルが低く，そのため植物根のhydraulic liftが起きやすい環境に変化したと考えられる．すなわち，湛水を2%および3%という高い塩濃度の水を与えることで，植物根のhydraulic lift現象による水の再配分が強化された．
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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
本研究では，2020年度から2022 年度の3年間で，「植物の根は高濃度塩水湛水栽培にどのように順化するのか？」を明らかにすることを目的としている．本年度の研究ではまず，湛水栽培をすることで，もみ殻培地の下方4層および5層目に含水率の高い湿潤域，上方1層および3層目に含水率の低い乾燥域が現れることが改めて示された．さらに，順化の過程を説明するために重要であるhydraulic liftにたいする植物の反応として次のことが解明された．塩水区における中層は，湛水由来のNaによって他の層より水ポテンシャルが低く，そのため植物根のhydraulic liftが起きやすい環境に変化した．すなわち，湛水を2%および3%という高い塩濃度の水を与えることで，植物根のhydraulic lift現象による水の再配分が強化されることが明らかになったことは順化過程を説明する上で重要な鍵となる．また，本年度は根の形態変化を解明するために必要である，より効率的な根の洗い出し手法および画像処理解析法について開発を続けた．その結果，超音波洗浄機および界面活性剤を用いることで，時間あたりに洗浄できる根の量が増加し，効率が高くなった．以上より，本研究は概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，2020年度から2022 年度の3年間で，「植物の根は高濃度塩水湛水栽培にどのように順化するのか？」を明らかにすることを目的としている．まず，課題1. 順化から機能分化に至る過程で，根にどのような変化が起きているか？については，浸潤域および乾燥域の根における呼吸速度を比較することで，呼吸機能について 差異の有無を明らかにする．培地中の二酸化炭素濃度については，気体採取器と CO2 検知管で経時的に測定を行う．また，2021年度に確立した根の洗浄法を用いて，効率的に順化過程で根の構造がどのように変化するのかについて調査を行う．また，hydraulic lift によって，乾燥域に水や塩がどのように運ばれるか？については，線熱源法による熱伝導率計測を応用した水分計測プローブを用いて水分布の計測を行う．
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