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窒素栄養-維管束形成の間を説明する機械学習モデルの高精度化と分子生物学的証明

研究課題

研究課題/領域番号 17K15240
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 植物栄養学・土壌学
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 (2018)
横浜市立大学 (2017)

研究代表者

筧 雄介  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜花き研究部門, 主任研究員 (50636727)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードトマト / 育苗 / 窒素栄養 / 維管束 / 苗 / ジベレリン / サイトカイニン / 窒素 / 植物栄養学 / バイオインフォマティクス
研究成果の概要

本研究の目的は環境からトマト苗姿が決定される際に関わることが想定される分子機構がどの程度実際の苗姿と関わっているかを定量化し、高精度なシミュレーションモデルを立てることにあった。研究の結果、複数の転写因子bZIPがいくつかのXTHの発現調節を介して維管束の発達を制御していることが明らかとなった。トマトの苗姿に大きな影響を与える窒素栄養が維管束の発達、遺伝子発現にいつ、どの部位でどの程度影響を与えるのかを定量化し、温度条件との関係性も明らかにすることができた。この結果を用いて栄養条件および温度条件の入力からトマト苗の草丈と茎径をシミュレーションできるソフトウェアを開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

苗の成長は品種や育苗装置などの環境によって大きく変わる。新たな苗の最適な栽培法の確立には、作物の栽培生理に詳しい人物が試行錯誤により得られた経験をもとに最適な育苗環境を調節する必要があった。これまでに、分子生物学的手法を用い、植物体内の遺伝子発現や代謝産物等の動態を解析すること、いわゆるオミクス研究を行い、多くの知見を蓄積した。本研究では植物体内の分子変動とその後の苗姿を機械学習し、品種・品目の特性に応じた栽培シミュレーションを行うツールを開発した。このツールを用いることにより、熟練管理者ではなくても栽培法の確立ができるようになる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] 機械学習による高品質多収化栽培技術の開発に向けた環境・トマト生育・オミクス統合データの蓄積と標準化2018

    • 著者名/発表者名
      筧雄介、矢野加奈子、上野広樹、山田瑞樹、佐野大樹、前島慎一郎、前田健、樋江井清隆、太田雄也、西村浩志、礒崎真英、斎藤岳士、河崎靖、東出忠桐、鈴木克己、丹羽智子、石黒澄衞、鈴木孝征、高橋宏和、中園幹生、榊原均、澤田有司、松崎潤、平井優美、嶋田幸久、今西俊介
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バイオインフォマティクスへの機械学習の取り込みとオーキシン阻害剤開発2018

    • 著者名/発表者名
      筧雄介、嶋田幸久
    • 学会等名
      日本農薬学会第43回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AI技術を利用したオミクスデータの高度統合による効率的な鍵因子特定法2018

    • 著者名/発表者名
      筧雄介、嶋田幸久
    • 学会等名
      園芸学会平成30年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習による高品質多収化栽培技術の開発に向けた環境・トマト生育・オミクス統合データの蓄積と標準化2018

    • 著者名/発表者名
      筧雄介、矢野加奈子、上野広樹、山田瑞樹、佐野大樹、前島慎一郎、前田健、樋江井清隆、太田雄也、西村浩志、礒崎真英、斎藤岳士、河崎靖、東出忠桐、鈴木克己、丹羽智子、石黒澄衞、鈴木孝征、高橋宏和、中園幹生、榊原均、澤田有司、松崎潤、平井優美、嶋田幸久、今西俊介
    • 学会等名
      第59回 日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2025-03-27  

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