2022 Fiscal Year Research-status Report
過湿ストレス下の炭素動態と養水分吸収能を指標としたダイズ根系形態と機能のモデル化
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22KK0084
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高橋 宏和 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (50755212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 祐作 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 研究員 (40865838)
杉浦 大輔 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (50713913)
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| Project Period (FY) |
2022-10-07 – 2025-03-31
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| Keywords | 耐湿性 / ダイズ / 根 / 炭素動態 / 放射性同位体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度の日本におけるダイズは飼料用も含めるとわずか6%程度となっている．ダイズの生産性が向上しない要因の一つに過湿ストレスが挙げられる．日本においてダイズの耐湿性の向上は，未だ解決されていない長年の課題である．植物の根は，養水分の吸収を担う重要な器官であるとともに，湿害，旱害，塩害，貧栄養などの環境ストレスに真っ先に晒される器官であることから，作物はこのようなストレスに適応するために根系の再構築を行う．そのため，植物が環境ストレス耐性を獲得するためには，根系の改良が重要であり，第二の緑の革命は根型育種において起こると期待されている．そのため，耐湿性向上においても過湿ストレスに適応できる根系を育種する必要がある．そのためには，過湿ストレスに対する根系形成を理解し，根系形成モデル構築し，根型育種のための明確なストラテジーの確立が必要不可欠である．申請者らは，これまでに過湿ストレス下において，根系形態の変化よりもはるかに早く炭素動態を変化させていることを明らかにした．そこで本申請課題では，植物の根が過湿ストレス後の根系形成過程を、これまでのような形態的な特徴だけではなく，①植物体内の生理応答、②根系の再構築，③根系機能の回復の3段階に分けて解析を行い，ダイズの過湿ストレスに対する根系形成を理解する．さらにこれらの情報を利用して，CIRADにおける海外共同研究者と連携して過湿ストレスに対するダイズの根系形成モデルの構築することで，根型育種における問題解決に挑む．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
過湿ストレス，根系形態，炭素動態，水利用効率についてその関連性が明確になりつつあるが，昨年度の電気代高騰により，高崎量子応用研究所におけるポジトロンイメージングが実施できていない．しかし，2023年度においては，解析を行う目処が立っている．また，新型コロナウイルスの影響でCIRADの設備が十分に稼働しておらず，2022年度は栽培実験が行えなかった．しかしこちらも，先方との調整により2023年度は栽培実験が行える時期を確保した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は新型コロナウイルスの影響でCIRADの設備が十分に稼働しておらず，栽培試験を行うことができなかった．しかし，CIRADの共同研究者との調整により2023年度に使用するダイズ系統数を増やし解析を行うこととなった．これにり，9月から1ヶ月間複数のダイズ品種における過湿ストレス下の炭素動態や水利用効率，根系形態を評価する．また，日本における解析においても，引き続き，ダイズにおいて，過湿ストレス，根系形態，炭素動態，水利用効率についてその関連性についての解析を行う．特に，炭素動態は過湿ストレス後30分以内に変化し，過湿ストレス下では炭素輸送が阻害されることが明らかとなり，さらに，ストレス後18時間ごろにこの阻害が一部解除されることが明らかとなった．このことは，本研究課題における過湿ストレス後の根系形成過程には①植物体内の生理応答、②根系の再構築，③根系機能の回復の3段階があるという仮説を支持するものであった．そこで，2023年度は，リアルタイムイメージングを用いてさらに炭素動態を詳細に調査することで，この仮説に関する知見を確かなものにしていく．また，得られた根系形態，炭素動態の情報を用いて根系形成モデルの構築を試験する．
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| Causes of Carryover |
CIRADにおいて新型コロナウイルスの影響で，設備が十分に稼働しておらず2022年度に栽培試験が行えなかったため，次年度使用が生じた．2023年度は品種数などを増やし解析を行いその分を補填する予定であり，必要な旅費及びCIRAD施設利用料を次年度に使用予定である．
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