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2016 年度 実績報告書

無相関多元環境栽培試験による環境応答モデルの高速同定

研究課題

研究課題/領域番号 16H05011
研究機関大阪府立大学

研究代表者

福田 弘和  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90405358)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
永野 惇  龍谷大学, 農学部, 講師 (00619877)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード環境ストレス応答
研究実績の概要

環境応答の解明と制御技術の開発は、植物栽培における基本課題である。特に、機能性野菜や薬用植物については機能性を司る代謝システムへの高度な環境調節が重要であるため、総合的な環境応答の解明と数理モデル化が必要となる。そこで本研究では、「全遺伝子を対象とした環境応答の一斉モデル化」についての新規手法の確立を目指ている。ここでは、最先端のモデリング手法を基軸とし、植物工場の環境制御技術と数理科学を駆使することで、モデリングの精度と同定速度を著しく高めることを実現する。本研究の成果は産業上も有用であり、様々な植物に対する最適環境条件の高速探索、育種、次世代植物生産(制御されたフィールド、知能化施設園芸、植物工場など)の高度化に大きく貢献すると期待される。
特に、「植物工場」は、我が国が世界に誇る植物生産技術であり、更なる高度化が求められている。現在、多くの新規参入企業が高機能な野菜等の開発に注力しているが、高機能野菜や薬用植物などは従来の勘と経験則に頼った手法だけでは開発が困難とされるものが多い。したがって、網羅的な生理代謝の情報(オミクス情報)の活用が重要となるが、オミクス情報を植物生産へ適用するための「モデリング技術」が大きな研究課題となっている。
H28年度は、「レタス」と「シソ」を対象植物とした、多検体のRNA-Seq 解析を行った。LED 植物工場とバイオインフォマティックスを駆使し、汎用性の高い最先端の手法開発を目指し、(1)植物工場技術を駆使した「無相関多元環境栽培試験」の手法の構築、(1-a) 変動ステップ時間や階調など、栽培システムの時間遅れを考慮した最適化、(1-b) 育苗やサンプリング手法の標準化を行った。

現在までの達成度 (区分)
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

申請書に記載した計画通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

計画に沿って研究を実施する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Transcriptome analysis of a cultivar of green perilla (Perilla frutescens) using genetic similarity with other plants via public databases2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tanigaki, Takanobu Higashi, Atsushi J. Nagano, Mie N. Honjo, Hirokazu Fukuda
    • 雑誌名

      Environmental Control in Biology

      巻: 55 ページ: 77-83

    • DOI

      https://doi.org/10.2525/ecb.55.77

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Circadian Oscillation of the Lettuce Transcriptome under Constant Light and Light-Dark Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Higashi Takanobu, Aoki Koh, Nagano J. Atsushi, Fukuda Hirokazu
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 7 ページ: 1-10

    • DOI

      DOI: 10.3389/fpls.2016.01114

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 植物細胞集団の脱同期に伴うダークパルスに対する位相応答の変化2016

    • 著者名/発表者名
      増田亘作、北岡竜太、鵜飼和也、福田弘和
    • 学会等名
      日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-13
  • [学会発表] 植物概日振動子集団の同期率低下に伴う位相応答の変化に関する数理モデル2016

    • 著者名/発表者名
      増田亘作、北岡竜太、鵜飼和也、 福田弘和
    • 学会等名
      電子情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス(CCS)研究会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-05
  • [学会発表] 連続明期及び明暗周期条件でのリーフレタスにおける遺伝子発現の周期性解析2016

    • 著者名/発表者名
      竹岡真梨、東孝信、福田弘和
    • 学会等名
      日本生物環境工学会
    • 発表場所
      金沢工業大学
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-15
  • [学会発表] ダークパルス概日リズム制御理論を用いた植物のデンプン消費調節機構の動的モデル2016

    • 著者名/発表者名
      北岡竜太、増田亘作、福田弘和
    • 学会等名
      日本生物環境工学会
    • 発表場所
      金沢工業大学
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-15
  • [学会発表] 時系列画像を用いた育苗期におけるレタスの成長速度と概日リズムの解析2016

    • 著者名/発表者名
      金田浩彰、守行正悟、福田弘和
    • 学会等名
      日本生物環境工学会
    • 発表場所
      金沢工業大学
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-15
  • [図書] データ駆動型アプローチによる植物工場の生産管理2017

    • 著者名/発表者名
      福田弘和、守行正悟、谷垣悠介
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      AGRICULTURAL BIOTECHNOLOGY
  • [図書] 植物工場における体内時計の利用技術-成長予測とオミクス診断-2016

    • 著者名/発表者名
      福田弘和、谷垣悠介、守行正悟、関直基
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      BIO Clinica

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公開日: 2019-12-27  

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