2013 Fiscal Year Annual Research Report
気象環境の変化がイネの水分動態と生育に及ぼす影響とアクアポリンの役割
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25292152
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute for Agro-Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
桑形 恒男 独立行政法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 上席研究員 (90195602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 圭介 独立行政法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 任期付研究員 (20549555)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 農林水産物 / 農業生産環境 / イネ / 植物水分生理 / アクアポリン |
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| Research Abstract |
(1) 異なる湿度環境で生育したイネを対象として、栄養生長期におけるイネの水分動態（蒸散量、水分状態など）と生育（乾物重、地上部/地下部の分配比など）の推移を調べた。本年度はこれまでに東北農業研究センターの人工気象室で得られたデータを解析し、他の研究者による実験結果と比較した。
(2) 蒸散要求量の変化がイネ植物体の通水機能に与える影響を調べるために、プレッシャーチャンバーを用いたイネの根の通水コンダクタンスの測定手法に関して、測定上の問題点と正しいデータの取得に向けた課題について検討した。
(3) 国内の水田で得られたフラックスデータを整理し、アクアポリンの発現にともなう群落スケールの蒸散・光合成特性の変化の可能性について予備的な解析を行った。群落スケールにおいても、光合成速度と気孔コンダクタンス（気孔開度）は比例関係となることが研究分担者らのこれまでの研究でわかっていたが、日内～日々の時間スケールにおいて、その比例関係の傾きが急変する場合があることが確認された。これらは外部環境（蒸散要求量など）の急変にともなう植物体内の水バランスの変化を反映していると考えられ、アクアポリンとの関連が示唆された。
(4) アクアポリンによる通水機能の変化を考慮したイネの吸水-蒸散・光合成モデルの基本構造を検討するために、国内外の過去の関連文献について調査した。蒸散量に大きな影響を与える気孔コンダクタンスは、Ball-Berry-Leuningタイプのモデル（Leuning, 1995, PCE, 18, 339-355）で表現されることが多い。吸水-蒸散プロセスに関しては、吸水量を植物体の通水コンダクタンスと、地上部の水分状態との関係で表現する方法が最も一般的であり、イネの場合は吸水量＝蒸散量という過程が近似的に成立することが確認された。
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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
研究代表者、研究分担者ならびに連携研究者が手分けをして、以下の4つのサブ課題に取り組んだ。各サブ課題とも、年度初めに予定していた内容をほぼ実施することができ、おおむね順調に進展していると判断される。
サブ課題のタイトル：
(1) 蒸散要求量の変化がイネの水分動態と生育に与える影響の解明
(2) 蒸散要求量の変化が通水機能に与える影響と関連アクアポリンの特定
(3) 蒸散要求量の変化が気孔開度と光合成に与える影響と関連アクアポリンの特定
(4) アクアポリンによる通水機能の変化を考慮したイネの吸水-蒸散・光合成モデルの構築
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 蒸散要求量の変化がイネの水分動態と生育に与える影響の解明：蒸散要求量の変化がイネの水分動態（蒸散量、水分状態など）と生育（葉面積、乾物重、地上部/地下部の分配比など）に与える影響について、品種間差と窒素栄養状態の違いを考慮して評価する。今年度は、これまでの研究や予備実験で得られている結果を整理したが、今後はそれらの結果を詳細に検討した上で、必要に応じて新たなデータを取得する。
(2) 蒸散要求量の変化が通水機能に与える影響と関連アクアポリンの特定：蒸散要求量の変化がイネの根の通水コンダクタンスに与える影響を、プレッシャーチャンバーなどを用いて調べる。蒸散要求量の変化が根の形態におよぼす影響についても考慮し、蒸散要求量がイネ植物体の通水機能に与える影響について検討する。次にイネの通水機能の変化を支配しているアクアポリン分子種を特定するために、地上部と地下部に発現した、通水機能との関連性が指摘される全アクアポリン分子種を対象に、遺伝子およびタンパク発現量の蒸散要求量による変化について調べる。
(3) 蒸散要求量の変化が気孔開度と光合成に与える影響と関連アクアポリンの特定：今年度に引き続いて、蒸散要求量の変化が気孔開度と光合成に与える影響について、屋外ならびに人工気象室における測定データに基づいて調べる。アクアポリン発現量の蒸散要求量による変化等の測定結果に基づいて、気孔開度や光合成の変化に関連した葉内のアクアポリンの分子種を検索する。
(4) アクアポリンによる通水機能の変化を考慮したイネの吸水-蒸散・光合成モデルの構築：引き続き、植物の吸水-蒸散・光合成モデルに関わる文献を調査する。文献による調査結果と、これまでに得られている実験結果に基づいて、アクアポリンによる通水機能の変化を考慮したイネの吸水-蒸散・光合成モデルの基本構造を決定する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度の研究活動は、これまでの研究や予備実験で得られている結果の整理や、本実験に向けての準備、文献調査などが中心であったため、予算に余裕が生じた。次年度以降は実験やデータの分析などに多くの予算の出費が見込まれるため、基金分の研究費（助成金）の残額を繰り越すことになった。
次年度の予算の主な使用用途として、実験や分析のために必要な「旅費」（つくばから盛岡にある東北農業研究センターに出張・滞在するための経費、打ち合わせのための旅費も含む）や「人件費」（実験補助やデータ分析のためのアルバイトあるいは契約研究員の雇用経費）、「物品費」（実験に使用する備品や消耗品）、ならび「その他」（論文投稿に必要な経費、実験用機器の調整費用など）を計画している。
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[Journal Article] Canopy-scale relationships between stomatal conductance and photosynthesis in irrigated rice2013
Author(s)
Ono, K., Maruyama A., Kuwagata, T., Mano, M., Takimoto, T., Hayashi, K., Hasegawa, T., and Miyata, A.
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Journal Title
Global Change Biology
Volume: 19
Pages: 2209-2220
DOI
Peer Reviewed
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