【研究領域課題番号】19K06006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 水稲再生二期作 / 再生茎 / 萌芽 / 品種 / 水稲 / 再生二期作 / 多収性 / 再生二期作栽培 / 収量

【研究成果の概要】

収穫後のイネ刈り株から再生する茎から籾を再度得る再生二期作栽培は、イネの年間生産量を向上させる方法のひとつとして近年、熱帯から温帯に至る稲作地域で注目されている。しかしながら、依然として再生二期作目の収量が最大でも一期作目の50％程度とされており、再生二期作目の収量性の改善が求められている。そこで、本研究では、水稲再生二期作栽培による年間生産量を高めるために、再生茎の萌芽形成の生理生態機構の解明、暖地における水稲再生二期作栽培の収量性評価について取り組んだ。
これまでの結果から、再生茎の発育の良否は再生二期作目の収量性の向上に結び付くことが示唆された。そこで、より詳しい再生茎の発育の明らかにするために、ポット試験において安定同位体15Nを用いて再生茎への養分分配について評価した。その結果、再生茎の発生位置によって15N含有量が異なったことから、品種によって再生茎への窒素の分配程度が異なることが明らかとなった。また、15N含有量と穂数との間に正の相関関係が認められたことから、窒素含有量が多い再生茎ほどより多くの収量を得られる可能性が示唆された。
3品種の日本型早生品種を用いて、再生二期作栽培の収量試験の追試験を実施したところ、再生二期作栽培における多収を達成するためには、窒素施肥管理および早生品種の選定が重要であることが再度確認された。さらに、暖地である鹿児島県において、再生二期作栽培の複数の供試品種を用いて、収量性を評価した。その結果、水稲再生二期作栽培の適正が高い日本型早生品種やインド型早生品種であれば、一期目との合計で約1,000kg/10aの玄米収量を得られることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】作物生産科学

【研究領域課題番号】17K07627 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 極穂重型 / 登熟 / ADPグルコースピロホスホリラーゼ / ショ糖トランスポーター / 準同質遺伝子系統 / 超極穂重型 / 多収 / イネ極穂重型品種 / タンパク質発現量 / 遺伝子発現量 / 極穂重型系統 / 登熟程度 / 酵素活性 / 定量RT-PCR / ウェスタンブロット / 収量 / 成長解析 / ADP-グルコースピロホスホリラーゼ / 食用作物 / 登熟能力

【研究成果の概要】

イネ極穂重型品種の登熟に関与すると考えられるAPS2，APL2およびSUT1座上のアレル1およびアレル2を2種類の遺伝的背景下でもつ準同質遺伝子系統（NILs）を育成した．また上記3座ですべてアレル2をもつ新規超極穂重型品種ツブマサリを開発した．これらのNILsを基に，登熟関連形質に対する各アレルの効果と相互作用を2年間に亘り検証した．またツブマサリの収量性を検討した．その結果，主としてAPL2-2，部分的にSUT1-2は，登熟を向上させる「良登熟型アレル」と推察された．一方，ツブマサリは，両親並みの収量性を示すに留まった．本品種の多収達成には，ソース能力等の改良が今後必要である．

【研究の社会的意義】

本研究で明らかになった良登熟型アレルであるAPL2-2およびSUT1-2は，イネ極穂重型品種の問題点である登熟不良を，そのシンク活性の向上を介して改善できることが強く示唆された．これは，独自に作成した準同質遺伝子系統を用いて検証されたもので，従来の品種レベルでの検討とは異なり同一遺伝的背景下での高精度の結果に基づく．また，本研究で使用した新規超極穂重型品種ツブマサリは，なお登熟に問題を抱え，その収量は両親品種を凌駕できなかったものの，従来の品種にはない大きなシンクサイズをもち．世界規模の食糧難に対処すべく行われる今後の超多収を目指したイネ品種改良に資することができると考えられる．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】地域環境工学・計画学

【研究領域課題番号】25252044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温室効果ガス / 水田 / 二酸化炭素 / メタン / 亜酸化窒素 / メタン資化性菌 / N2O還元菌 / 土壌 / ガスフラックス / 収量 / 土壌水分量 / 土壌酸化還元電位 / 間断灌漑 / メタンガス / 土壌水分 / 土壌微生物 / 気象条件 / 亜酸化窒素ガス / ライシメーター / 環境調和型農林水産 / 気候変動 / 地球温暖化ガス排出削減 / 土壌圏現象 / 農業工学 / 天然安定同位体比 / メタン生成古細菌 / 熱帯水田 / 温帯水田 / 長期変動 / 安定同位体比 / 水田土壌 / チャンバー法 / イネ / 通気組織 / 緩和渦集積法 / 渦相関法 / 炭素安定同位体比

【研究成果の概要】

水田におけるGHG生成機構と接地気相中への放出機構を解明し発生軽減農法の開発を目的とした。ライシメーターにおいて水管理法を変えて水稲を栽培し、収量と温室効果ガスフラックスを測定した。また、メタン生成菌、メタン資化性菌の分離を試みた。間断灌漑を取り入れた水管理で湛水区と比べてGHGsフラックスが減少した。イネの通気抵抗が高温の熱帯では小さくなることから、熱帯でより大きいCH4放出となった。熱帯水田は正味温室効果ガスの放出源として、温帯水田は吸収源であった。水稲の根が繁茂する土壌から調整したeDNA中には好気性メタン資化性菌由来のpmoA遺伝子が増幅したので、本菌によるメタンの利用が考えられた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-10-21 - 2018-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【研究分野】作物学・雑草学

【研究領域課題番号】22405015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

天水田 / 東北タイ / 土壌養分 / 水資源 / 作物学 / 土壌学 / 国際研究者交流 / 環境調和型農林水産 / 国際情報交換 / イネ / タイ王国 / 土壌溶液 / リン / 窒素 / 養分吸収 / 収量

【研究成果の概要】

タイの稲作はその約6割が天水田と呼ばれる降雨に依存した水田で行われている。特に東北タイでは土壌が砂質のため、乾燥と湿潤を頻繁に繰り返すのに加えて、養分の供給力や保持能力が低い。そのため、収量が低く、その改善が大きな課題である。そこで養分の吸収量を評価し，吸収量の改善に基づく収量の改善を試みた。その結果、土壌はリン欠乏傾向にあることが明らかにされたが、リンを施肥しても必ずしも生育は改善せず、それはリンが土壌中で移動しにくいこと、水欠乏により根の伸長が抑制されること、窒素状態の改善も同時に必要であることによっていた。使用した系統の中には生育の優れたものがあり、今後リン吸収との関係を解析したい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】農業環境工学

【研究領域課題番号】21248030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オゾン / イネ / コムギ / アポプラスト / 光合成 / 活性酸素 / アスコルビン酸 / 収量

【研究成果の概要】

地表オゾン濃度の上昇は、農作物生産に大きく影響すると予測される。本研究は、農作物のオゾン防御機構の解明により、影響の予測精度向上と影響緩和策の策定に資することを目的として行った。研究の結果、オゾンの影響程度が生育時期や品種で異なること、影響の違いが抗酸化物質量と関連する場合のあること、その一方でオゾン自体よりもオゾンへの植物の応答で生じた余剰エネルギーや酸化性物質の影響が大きいことなどが分かった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)

【研究分野】作物学・雑草学

【研究領域課題番号】17580014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 穂 / ゲノム情報 / 栽培 / 収量

【研究成果の概要】

イネの収量を決定する主要因のひとつであるシンク容量について、1穂穎花数を中心として以下の研究を行い、結果を得た。
(1)アキヒカリとIRAT109のBC_1F_1由来の組換え近交系を湛水条件、畑灌水条件、畑乾燥条件において2年間栽培し、収量構成要素と1穂穎花数を決定する分化・退化穎花数および枝梗の数等について調査しQTL解析を行った。その結果、収量に関しては年次・条件によって主要なQTLが変動すること、湛水条件と畑灌水条件で共通したQTLが見いだされ、また、畑条件特有のQTLも存在した。収量と収量構成要素のQTLを比較すると、1穂穎花数のQTLと一致が多く認められ、穂相の調査結果から、1次枝梗数あるいは退化穎花数が影響を与えていることが明らかとなった。
(2)(1)と同様の系統を用いて、圃場試験を行い、窒素施肥条件の収量および収量構成要素に対するQTL解析を行った結果、(1)と同様に施肥条件の違いによって収量のQTLは変動したが、収量構成要素や穂相との関係は弱く、収量と最も強い関係にあったのは収穫指数であった。これは特に低窒素条件下において顕著であった。出穂期の乾物重と出穂期以降登熟期までの乾物増加量とシンクの大きさが顕著に異なっており、それによって収穫指数が異なることが明らかとなった。したがって、特に低窒素条件下では収穫指数を高める方向でのQTLの解析が収量決定に大きな役割を果たすことが明らかとなった。
(3)10品種の特徴的な穂形質を持つ品種の穂型について、10年分の穂サンプルの解析を行い、気象条件との比較・検討を行った。その結果、10年間ほとんど1穂穎花数の変動が認められない品種と顕著に変動する品種とに分けられた。変動が大きい品種について気象条件との関係を解析したが、気温、日射量との有意な関係を抽出することはできなかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】作物学・雑草学

【研究領域課題番号】17208003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 収量 / 染色体部分置換系統 / ルビスコ / 非構造性炭水化物 / メタボローム解析 / QTL解析 / シンク / ソース / ゲノム / ソース機能 / QTL / シンク機能 / マクロアレイ

【研究成果の概要】

本研究では、主に染色体部分置換系統(CSSL)を材料としてイネの収量に関わるシンク機能、ソース機能の遺伝的要因を明らかにすることを目的とした。
(1)コシヒカリを遺伝的背景としたカサラスのCSSL39系統について、光合成炭酸固定酵素であるルビスコの含量と非構造性炭水化物(NSC)濃度を調査した結果、第10染色体の一部がカサラスに置換された系統で両者がコシヒカリより有意に高かった。ルビスコ含量に関するQTLは光合成速度の向上に寄与するものと期待される。
(2)ササニシキを背景としたハバタキのCSSL39系統について、ルビスコ含量、NSC濃度等を調査した結果、第5染色体の一部がハバタキに置換された系統で3者ともに有意に増大した。ルビスコ含量に関するQTLは新規なものであり、ササニシキよりも26%ルビスコ含量を高める効果のあるもので、ソース機能の向上に有用と考えられた。
(3)(2)で得られたルビスコ含量の高い系統(SL-417およびSH-29)とコシヒカリを遺伝的背景として第1染色体上のSPS1遺伝子座を含む領域をカサラス型に置換した系統(SPS-NIL)について収量等を解析した結果、ルビスコ含量の高い系統はササニシキに比べて登熟歩合が高かったため、この影響は登熟期に大きく出ていた。SPS-NILでは一穂籾数が多かったため、この影響は籾数を決定する幼穂形成期に大きく出ていた。
(4)(2)で得られたSL-417とササニシキの戻し交配集団の自殖後代についてNSC含量に関するファインマッピングを行い第5染色体上の約60-kbの範囲にQTLが存在することを明らかにした。この領域には炭水化物関連遺伝子等7つの遺伝子が含まれていた。
(5)代謝物の網羅的開発手法としてキャピラリー電気泳動/質量分析計を用いた新たなシステムを開発した。本方法はキャピラリーを交換することなくアミノ酸および有機酸を効率的に解析できるため、イネなどのメタボローム解析が進むことが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)