イネの生物的窒素固定に関与する栽培的ならびに遺伝的要因に関する解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25450021
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 井上 博茂 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (40260616)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 栽培・作付体系 / 生物的窒素固定 / 重窒素追跡 / アセチレン還元活性

Outline of Annual Research Achievements

水田土壌を用いてポット栽培したイネにおいては、生育期間中にアセチレン還元活性（ARA）を経時的に測定することで間接的に生物的窒素固定（BNF）を評価することができた。重窒素標識された硫安を施用窒素としてポット栽培することで、施肥由来窒素吸収量の推定が可能であるが、水田土壌より供給される窒素由来の吸収量を正確に推定することができず、BNFによる窒素吸収量を推定することができなかった。水田土壌を用いた栽培系では、BNFの量的評価が難しいことがわかった。
真砂土を用いてポット栽培したイネにおいては、土壌からの窒素供給がほとんどないことから、重窒素標識された硫安を施用窒素として用いることで、施肥由来外窒素吸収量（≒BNF由来の窒素吸収量）を推定することができた。また、生育期間中に経時的にARAを測定し、それらを積算して求められた値は、施肥由来外窒素吸収量と相関が高かったことから、窒素の供給を制限した実験系においては、ARAの測定によって間接的にBNFを評価することができることがわかった。交雑F2集団について生物的窒素固定能の評価を重窒素トレース法に従って推定したところ、両親品種を越えるBNFを示す個体が検出され、この形質が遺伝形質であることがわかった。F2集団において分離が認められた3形質、即ち粒形、脱粒性の有無およびふ先着色の有無について、BNFとの関係を調べたところ、いずれも独立であることがわかった。
イネ栽培後土壌よりDNAを抽出し、PCRを行ってBNFに関与すると考えられる土壌中微生物の存在の有無を推定したところ、すべてのDNAにおいてAzospirillumの存在が示唆された。Herbaspirillumについては、F2個体84個体のうち75個体で増幅が認められた。真砂土のように有機物含量が極端に小さい土壌からもDNAを抽出することができ、PCRを行うことができた。