Actinidia属野生種を扱った陸上植物の耐水性メカニズムの解析研究

• 研究課題/領域番号: 22K14886
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分39030:園芸科学関連
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 大野 健太朗 香川大学, 農学部, 助教 (10910896)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: マタタビ属 / ストレス耐性 / 耐水性 / 野生種 / 湛水耐性 / 果樹 / キウイフルーツ / 環境適応

研究開始時の研究の概要

近年の気候変動の影響により作物の湛水被害が発生している．湛水対策として植物の耐水性メカニズムの解明が必要であり，これまでに多数の植物種において解析されてきたが，種ごとに特異な耐水性メカニズムも複数見つかっている．そのため，植物の耐水性の包括的理解と多様な作物の安定生産のために，各作物種で耐水性メカニズムを明らかにする必要がある．近年，キウイフルーツに近縁で，顕著に耐水性の強い野生種が報告された．本研究では，この特異な植物材料の耐水性メカニズムを解明することで，植物の耐水性研究の進展を試みる．さらに，革新的なキウイフルーツ栽培方法の確立と，植物の環境ストレス耐性の研究に波及する可能性がある．

研究実績の概要

近年の気候変動の影響により作物の湛水被害が発生している．多様な作物の湛水リスクに備えるために，各作物種における耐水性メカニズムを明らかにする必要がある．特に果樹作物は，果実生産が可能となるまでの生育に年月を要する特徴から，植物体の枯死による実害が特に大きい作物である．キウイフルーツは果樹作物の中でも湛水に弱い種の一つであるが，同じマタタビ属の中でも栽培種と比較的早期に分岐した野生種のvalvata種およびmacrosperma種は，マタタビ属の他種と比べて顕著に耐水性が強く，長期間の湛水条件でも良好に生育を続けることが近年示された．本研究では，マタタビ属valvata種およびmacrosperma種の耐水性メカニズムの解明を目的とした．
他植物種において，耐水性の系統や種は地上部から地下部に酸素を供給する通気組織の発達が多く報告されている．しかし，マタタビ属内で通気組織を観察したところ，種間で差異が検出されなかった．したがって，マタタビ属の耐水性には通気組織以外の別のメカニズムが存在すると考えられた．
植物を湛水環境で育成した際に，地下部の酸素濃度の低下に加えて，付随して土壌還元物質の増加によるストレスや，微生物の存在比率の変化など，多様なストレスが植物にかかる．そこで，耐水性メカニズムの解析にあたり，個別のストレスをそれぞれ単独で植物に与えて応答を観察する必要性があり，フラスコ内で人工培地を使用した無菌培養環境におけるストレス処理実験を試みた．今年度は，マタタビ属の耐水性種の無菌培養を行い，シュート培養の条件を見出した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

他種においては耐水性メカニズムとして通気組織に関しての報告が多いが，マタタビ属では通気組織の差異が観察されないことを確認し，他のアプローチが必要であることを見出した．

今後の研究の推進方策

今年度の研究により，マタタビ属においては通気組織による地下部への酸素供給は耐水性の主要因ではないことが確認された．そこで，次年度は湛水条件において蓄積すると予想される土壌還元物質によるストレスへの耐性を評価する予定である．また，湛水に対しての特定のストレス耐性メカニズムではなく，全般的なストレス環境に対しての生存能力の差異を確認するために，高温や乾燥などの他の環境ストレスに対しての耐性の評価も予定している．