多年生樹木における豊凶同期理論の体系的確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K21347
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 酒井 憲司 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40192083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤木 大介 兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 准教授 (30435896) ; 伴 琢也 東京農工大学, 農学部, 准教授 (20325046) ; 森山 裕充 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20392673)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 隔年結果 / マスティング / 豊凶 / 位相同期 / カオス

Outline of Annual Research Achievements

多年生樹木は結実年の翌年は休養し，開花・結実せず必要な物質を樹体内に蓄積する．個体の豊凶メカニズムは物質収支モデル（RBM)として知 られ，その数理は１次元のテント写像で記述される．本研究においては，RBM個体間の結合様式や気象変動によりRBM個体群の多彩な同期挙動を 数理モデルとして構築する． ①主要な同期メカニズムの数理モデルの定式化：個体群の同期メカニズムを，花粉による大域結合/局所結合を数理モデルIによって，気象合図 による同期を数理モデルII，根系結合や接ぎ木による融合体における同期を数理モデルIIIによって定式化する．これらを組み合わせることに より，植物種に応じた多彩な豊凶同期を体系的に記述することを目指す．本年度は，これら数理モデルをMATLABによるコーディングした．さらに，RBVMの結合写像格子を構築し，Lyapunov指数，位相，相関に関する特徴量を抽出した．
数理モデルの検証：○数理モデルI（花粉結合）：兵庫県立大学（森林野生動物研究センター）が取得したブナ，ミズナラ，コナラのデータを用いて検証した．I-aは広域(数kmから500km) I-bは局 所的(数km以内)の花粉結合である．○数理モデルII（共通ノイズ）：カリフォルニア大学デービス校提供のピスタチオの約１万個体の収量データに対して，２次元結合写像格子によって数理モデルを構成し，位相同期メカニズムを明らかにできた．
ケヤキと兵庫県コラナ等の堅果豊凶等と気象データを照合し，気象合図の存在を実証した．

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

構想していたすべての数理モデルは構築できた．さらに，最終年度に想定していた，CF遺伝子の発現時系列データ収集において分子生物学の専門研究者の参画を得ることができ，１１月からPCRによる計測作業を開始することができた．また，ウンシュウミカンの接ぎ木モデルについての実験計画が完了し，次年度早々に実験を開始することが可能となった．

Strategy for Future Research Activity

CF遺伝子の発現時系列データ収集を継続する．ウンシュウミカンの接ぎ木試験を開始し，モデルの検証を行う．

Causes of Carryover

国際会議や国内学会への参加旅費を計上していたが，新型コロナによる国内，先方国の状況によってこれらを執行できなかった．