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2018 年度 実績報告書

北米干ばつ地帯におけるフィールド調査に基づく耐乾燥性エネルギー作物の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04615
研究機関北海道大学

研究代表者

山田 敏彦  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70343952)

研究分担者 中島 大賢  北海道大学, 農学研究院, 助教 (70710945)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードバイオマス作物 / 耐乾性 / 遺伝資源 / 特性調査
研究実績の概要

1.米国イリノイ大学および北海道大学等で実施された国際共同研究に基づいて選定されたススキ属(Miscanthus spp.)のコア集団、計60系統が、海外共同研究者のイリノイ大学EJ Sacks博士から、ユタ州に位置するブリガムヤング大学のJR Stewart博士にMTAを取り交わし、材料の送付が前年度に行われた。そこで、本年度からススキ系統に関して形態的調査が開始された。
2.土壌センサーと電磁弁制御による最適な耐乾性評価手法を前年度に確立したが、本年度は降雨を遮断した施設でススキコア集団系統について同方法により、再度、耐乾性に関する特性の調査を実施した。その結果、同手法の安定性を明らかすることができ、耐乾性に優れる系統として、Miscanthus sinesis 'UI10-00020'と'UI10-00024' を選抜することができた。両系統とも葉の幅が狭い形態的特徴があった。植物光合成総合解析システム(Li-6400XT)を用いて、干ばつ条件で光合成能特性関連のパラメーターの計測を行った。その結果、耐乾性に優れる両系統は干ばつ条件でも高い光合成能を示すことを明らかにすることができた。耐乾性に優れる系統は一般には葉の細いものが多いが、中には幅が広い系統もあり、次年度に、その系統を含めながら、耐乾性に優れる系統と耐乾性に劣る系統間で、生化学的成分の違い及び遺伝子発現の特性を明らかにする。
3.ススキ(Miscanthus sinensis)およびオギ(Miscanthus sacchariflorus)とサトウキビとのそれぞれの雑種であるミスケーン植物体を養成した。次年度、耐乾性に関する特性調査や遺伝子発現等に関して実験を実施する。
4.ブリガムヤング大学でアガベの耐乾性特性調査が開始された。

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

2年間の研究から、土壌センサーと電磁弁制御による耐乾性評価手法は安定した手法であることが明らかにでき、耐乾性に優れるススキ系統を選抜することができ、また、干ばつ条件での光合成能が優れていることを明らかにできた。ブリガム大学での評価も順調に経過している。

今後の研究の推進方策

1.北米ユタ州に位置するブリガムヤング大学の調査結果と北大での土壌センサーと電磁弁制御による耐乾性評価手法による結果を最終的に比較する。
2.耐乾性に優れる系統と耐乾性に劣る系統間で、生化学的成分の違い及び耐乾性関連遺伝子における遺伝子発現の違いを明らかにする。
3.ススキ(Miscanthus sinensis)およびオギ(Miscanthus sacchariflorus)とサトウキビの親系統とその雑種の耐乾性を比較するとともに遺伝子発現の比較を行う。
4.アガベ系統の耐乾性に関する順位付けを行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Biomass yield in a genetically diverse Miscanthus sinensis germplasm panel evaluated at five locations revealed individuals with exceptional potential2019

    • 著者名/発表者名
      Clark LV, Dwiyanti MS, Anzoua KG, Brummer JE, Ghimire BK, Glowacka K, Hall M, Heo K, Jin X, Lipka AE, Peng J, Yamada T, Yoo JH, Yu CY, Hua Zhao, Long SP, Sacks EJ
    • 雑誌名

      Global Change Biology Bioenergy

      巻: 11 (10) ページ: 1125-1145

    • DOI

      doi.org/10.1111/gcbb.12606

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Winter hardiness of Miscanthus (I): Overwintering ability and yield of new Miscanthus × giganteus genotypes in Illinois and Arkansas2019

    • 著者名/発表者名
      Dong H, Green S, Nishiwaki A, Yamada T, Stewart JR, Deuter M, Sacks E
    • 雑誌名

      Global Change Biology Bioenergy

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/gcbb.12588

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Winter hardiness of Miscanthus (III): Genome-wide association and genomic prediction for overwintering ability in Miscanthus sinensis2019

    • 著者名/発表者名
      Dong H, Clark L, Lipka A, Brummer J, Glowacka K, Hall M, Heo K, Jin X, Peng J, Yamada T, Ghimire B, Yoo JH, Yu CY, Hua Zhao, Long S, Erik Sacks E
    • 雑誌名

      Global Change Biology Bioenergy

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/gcbb.12615

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Genotype-screening tool for drought tolerance of Miscanthus spp.2018

    • 著者名/発表者名
      Weng TY, Nakashima T, Stewart JR, Yamada T
    • 学会等名
      The 7th Japan-China-Korea Grassland Conference
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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