Development of translocation control technique based on the live-imaging-analysis for strawberry production under climate change

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05860
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 日高 功太 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 主任研究員 (80547232)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三好 悠太 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 研究員 (60855724) ; 岡安 崇史 九州大学, 農学研究院, 教授 (70346831)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: RIイメージング / イチゴ / 気候変動 / 転流制御 / フェノタイピング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，以下の3課題から構成される．「課題Ⅰ：RIイメージング技術を用いた転流制御条件の解明（R3～4年度）」，「課題Ⅱ：オンサイトフェノタイピング技術のプラットフォーム構築・解析手法の開発（R3～5年度）」，「課題Ⅲ：課題Ⅰ・Ⅱに基づく転流制御技術の開発とその効果の検証（R4～5年度）」
R3年度の実績として，課題Ⅰでは，葉近傍の温度条件がイチゴ植物体内の光合成産物の転流に及ぼす影響について，生きた植物体内の栄養元素の動態を可視化し定量的に解析できるポジトロンイメージング技術（PETIS）とポジトロン放出核種11Cを用いて評価した．PETISの撮像視野内にイチゴ果実をセットし，果房直下葉に11CO2を投与して，葉から果実への11C標識光合成産物の転流動態を撮像した．得られた画像より，イチゴの果房直下葉の近傍を20℃から30℃付近まで加温すると，果実への11C標識光合成産物の転流速度および転流量が約1.5～2倍に増加することが確認された．また，イチゴの根への光合成産物転流動態の評価を目的として，第1果房発生前のイチゴを定植したプラスチックポットをポジトロン断層法（PET）の検出器リング内にセットし，展開第4葉に11CO2を投与しPET撮像を実施した．得られた画像より，11C標識光合成産物が根へと転流する様子を撮像することに成功した．
課題Ⅱでは，オンサイトにおけるイチゴの生育特徴量（草高，葉面積等）の自動計測のために，低コスト汎用デバイス（ラズパイ，3Dカメラ等）を用いたオンサイトフェノタイピング装置のプロトタイプを制作してハウス内に導入し，装置の通路走行やマーカー認識による装置動作制御等の試運転とデータ取得を行った．

Current Status of Research Progress

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

Reason

R3年度の実績概要にも記載のとおり，課題Ⅰでは，イチゴ果実への転流促進につながる処理条件が得られている．また，課題Ⅱではオンサイトフェノタイピング装置のプロトタイプを制作して試運転も実施済みである．
以上のとおり，課題Ⅰおよび課題Ⅱの研究実績が当所の予定どおり順調に進展しているため．

Strategy for Future Research Activity

R3年度の研究実績に基づいて各実施課題の研究を推進する．課題Ⅰでは，RIイメージング技術を用いて果実への糖の転流制御（課題Ⅲ）のための処理条件について，R3年度に引き続き探索する．課題Ⅱでは，低コスト汎用デバイスを用いて製作したオンサイトフェノタイピング装置のプロトタイプを改良することで，3次元画像データによる生育特徴量の自動計測のためのプラットフォームを構築する．また，生育特徴量の組み合わせ解析によって，「成り疲れ（草丈，葉面積等）」の定量的な指標化を検討する．課題Ⅲでは，ハウス栽培において，課題Ⅰで決定した処理条件に基づく転流制御のための局所温度処理を実施し，転流促進の有無を確認するとともに，その効果（収穫期，果実品質への効果）を検証する．

Causes of Carryover

R3年度に予定していた高崎研での転流実験のための出張が，新型コロナのまん延防止等重点措置によってキャンセルとなったために旅費分が次年度使用額として生じた．なお，これについてはR4年度の高崎研での転流実験のための出張旅費にあてる予定である．