ダイズに共生した複数の根粒菌種の根粒窒素固定活性の菌種間差とその特性について

2024 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05548
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 前川 富也 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, 主任研究員 (40409090)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: ダイズ / 根粒窒素固定活性 / 根粒菌 / 根粒菌菌種間差 / 温度依存性 / 非破壊的窒素固定測定法 / 作物学

Outline of Annual Research Achievements

ダイズの根粒窒素固定活性（ARA：アセチレン還元活性）は、様々なストレスによる影響を受けるが、ダイズと根粒菌種の組み合わせや土壌中の多様性に富んだ土着根粒菌の影響も受ける。そこで、昨年度までに概知の数種の根粒菌種のうち2種類の根粒菌種を同一ダイズ個体に共生させて、ダイズの根粒窒素固定活性の全ての組み合わせでの菌種間差を同時かつ個別に測定してきた。今年度は、研究実施計画にもとづき、これまでと同様な実験系（根分け法）を用いて、数種類の根粒菌種の根粒菌種間の窒素固定活性の温度反応性を調査する。
R5年度に研究代表者が東北地域に異動し、用いる実験系のダイズ栽培環境が変わった。R5年度からダイズの栽培環境は、室内の人工気象器により代用した。実際に栽培してみたところ、ダイズの生育は小さく、ダイズの地上部が大きくなる前に開花期（R2）をむかえて主茎の伸長が止まり、生育量（乾物重や葉面積）を確保ができなかった。人工気象器の日照時間は16h/8h（昼/夜）に設定しているので、生育が充分確保できなった理由は、日射量と考え、照明等を増設し、何度か栽培を試みた。その結果、わずかながらではあるが生育量は改善された。但し、本試験で使用する予定だった根分け法を用いれるほど十分な生育量確保できなかった。
よって、今年度は根分け法を用いたダイズの窒素固定の温度反応の調査を進めることができなかった。また、現時点ではこの環境条件下で試験を進めることになった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ダイズの根粒窒素固定活性（ARA：アセチレン還元活性）は、様々なストレス（地温、土壌水分、ダイズの生育 等）による影響を受けるが、ダイズと根粒菌種の組み合わせや土壌中の多様性に富んだ土着根粒菌の影響も受ける。しかしながら、根粒菌の窒素固定活性に関する菌種間差の報告は非常に少なく、単一の根粒菌種を接種して評価した報告が多い。
そこで、研究代表者は栽培現場により近い状況の各根粒菌種の窒素固定活性を評価するために、同一個体に2種類の根粒菌種が共生しているダイズの根粒窒素固定活性を測定し、菌種間差を同時かつ個別に測定すること、その根粒菌の特性の1つである温度依存性を探ることを目的として研究を進めてきた。
研究代表者は、先行研究とR5年度までの試験より5種類の根粒菌種（USDA110、USDA6、USDA31、USDA94、USDA123）のうち2種類の根粒菌を独自に開発した根分け法の実験系の各区画に個別に接種し、全ての組み合わせでARAを測定した。その結果、異なる2種類の根粒菌を感染させた状況下での窒素固定活性に菌種間差があることがわかってきた。
当初の実施計画の予定とは異なり、R5年からR6年の間、新たなダイズの栽培環境の構築を進め、人工気象器に照明等を増築し、栽培環境の改善での生育量の増加を試みた。わずかながらではあるが、生育量の改善がみられたが、根分け法を用いることができるほどの生育量の改善は見られなかった。本来なら、実施計画上は根分け法を用いて各根粒菌の温度依存性に関する調査を初めているところだが、現時点は進んでいない。
以上のことから、データが取れる条件下でのダイズの年間の栽培回数（実験回数）が減少し、進展に関しては遅れていくと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

R7年度の研究計画は、いくつかの根粒菌種の根粒窒素固定活性の温度依存性の調査を進めることを予定している。
R6年度に室内の人工気象器でダイズの栽培環境改善（照明の増築等）を試みたが、使用した人工気象器での栽培では、根分け法を用いて測定できるほど、ダイズの生育量を確保できなかった。そのため、今後は不本意ではあるが、根分け法の実験系を用いずに、単接種（ダイズ1個体に1根粒菌種の接種）で各根粒菌種の窒素固定活性の温度依存性を測定する予定である。当初の計画よりも進行が遅れているため、実験データを得ることができる栽培回数（実験回数）が減少する。今後の研究計画は、大まかな計画には問題ないが進行速度は遅れると考えている。

Causes of Carryover

当該助成金が生じた状況、理由：　次年度使用額が生じた状況・理由は、研究費の効率的な使用をして発生した残額である。また、R6年度は人工気象器の照明の増築等に使用したが、予定通りにダイズの栽培、生育量の確保可能な栽培条件の検討、窒素固定活性の測定を進められなかったために、発生した残額である。

翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画：　次年度使用額は、窒素固定活性の温度反応性のサンプル調査（根粒調査）を進める。また、ガス、その他の消耗品など（卓上照明、ピンセット、篩、ボウル、金網ザル など）の整備に用いる。次年度に申請する金額と併せて、研究計画遂行のために使用する。