ダイズの炭素－窒素需給バランスに基づく最適ノジュレイションレベルの探索

• 研究課題/領域番号: 16K14842
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 作物生産科学
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 松波 寿典 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 (10506934)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: ダイズ / 生物共生機能 / 根粒着生 / 乾物生産 / 収量 / 根粒 / 作物学 / 根粒菌

研究成果の概要

本研究では、様々な大気－土壌栄養環境（温度、二酸化炭素濃度、窒素条件）下の実験系において、ダイズ－根粒菌の共生関係を維持するために重要な炭素（＝根粒を賄うためのダイズが生産する光合成産物）と窒素（＝ダイズが光合成するために根粒が供給する栄養分）の需給関係を解析し、炭素・窒素需給バランスからみたダイズの乾物生産、収量が最大となる最適ノジュレイションレベル（＝最適根粒着生レベル）を明らかにすることを目指した。その結果、根粒が大型化することでノジュレイションレベルが高まり、それに伴い子実の肥大が促進されて粒が大きくなり、収量が向上するメカニズムが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究においてノジュレイションと収量性の関係が明らかになったことから、本研究の試験環境を再現した遺伝子応答等の試験を行うことで、ダイズと根粒菌による生物共生機能の遺伝子レベルから物質生産レベルまでの共生機能の関わり方が明らかになる。そして、共生機能の多収への関わり方が明らかになれば、最適ノジュレイションレベルを発揮するダイズの生育特性や栄養状態を示すような数値パラメーターを指標にした栽培管理技術による生物共生機能の制御という新たな農業技術を提案できる。このように、本研究成果は生物共生機能の農学・生物学的な意義の解明だけでなく、ダイズの生産性向上という点においても意義深いと考えられる。