【研究領域課題番号】18K05371 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リン / 窒素 / 膜脂質転換 / 脂質 / 生体膜 / 環境ストレス / 栄養欠乏

【研究成果の概要】

リン酸欠乏ストレスにさらされた植物では、生体膜を構成するリン脂質分解が促進され、その代替として糖脂質含量が増加する。この機構は、リン欠乏時の膜脂質転換と呼ばれており、リン脂質分解により生じたリン酸を、核酸合成などリン酸を必要とする他の代謝系に利用することで、一時的にリン酸欠乏ストレス下での生育を維持する仕組みである。これまでに申請者らの研究グループは、このリン酸欠乏時の膜脂質転換において、リン脂質分解に寄与するホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ（PAH）は、窒素欠乏時の生育にも重要であることを明らかにした。そこで本研究では、種子植物シロイヌナズナおよび基部陸上植物であるゼニゴケを用いて、植物の膜脂質転換の活性化や制御に関わる各種酵素遺伝子の変異体および過剰発現体を作出し、リン酸や窒素の栄養ストレス下の植物生育における膜脂質転換制御の生理的意義およびその分子メカニズムの解明を目指して研究を行っている。
１．膜脂質転換が活性化したシロイヌナズナ形質転換体の作出と栄養応答の解析
PAHと同様、リン欠乏時のリン脂質分解に寄与するNPC5について、シロイヌナズナのPAH1,PAH2,NPC5の３つの遺伝子を欠損したトリプルノックアウト変異体をゲノム編集法により作出した。野生株、各シングルノックアウト変異体、トリプルノックアウト変異体のリン十分・欠乏下での生育、膜脂質組成変化など詳細に解析した結果、PAHと比較して、NPC5のリン欠乏時の生育への寄与は非常に小さいことが明らかになった（投稿準備中）。
２．ゼニゴケの膜脂質転換が担う栄養欠乏ストレス耐性
前年度に引き続き、ゼニゴケにおけるNPCのノックアウト変異体の作出を進めている。単離が確認でき次第、リン酸や窒素の栄養ストレス条件下で野生株との生育比較、脂質組成解析など進める予定である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】15K14743 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スギ林 / 天然林 / カルシウム / 窒素 / リン / 有機酸 / 土壌動物 / 流域 / 暖温帯林 / 堆積岩 / 花崗岩 / スギ

【研究成果の概要】

植物群落の機能形質の違いが河川および土壌中の無脊椎動物群集形成に与える影響を明らかにするため、堆積岩流域と花崗岩流域が隣接して存在する九州大学演習林山地流域をモデル生態系とし、自然生態系である落葉広葉樹林流域と人工的にスギを植林した流域を用いて比較した。
またスギ人工品種の機能形質と窒素利用様式との関係を九州大学宮崎演習林で、スギの地域変異の機能形質がカルシウム動態と土壌無脊椎動物に及ぼす影響を北海道大学研究林共通圃場実験によって明らかにすることで、上記の結果を考察した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】食料循環研究

【研究領域課題番号】26310304 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

有機農法 / 土壌 / 窒素 / リン / 雑草 / 生物多様性 / イネ / 水田 / 農業環境工学 / 雑草管理 / 物質循環 / 水田生態系 / 農家経営 / 農作業 / 温室効果気体 / 水稲 / 農業工学

【研究成果の概要】

ある農家が開発した有機稲作農法のしくみを研究した結果、以下のことが分かった。
この農法は、施肥も除草もしないために極めて労働節約的であり、そのことが農家経営に大いに貢献していた。
この農法に転換した当初の米収量は、慣行農法よりもかなり低いが、農法を継続するうちに慣行の農法の収量に近づいた。これは、冬春雑草のすきこみを継続することで、イネが吸収できる土壌窒素量やリン酸量が増えたのが一つの理由であった。この農法を継続すると、イネと競合する雑草が減り、稲作害虫の天敵であるクモ類が増えた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【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】設計工学・機械機能要素・トライボロジー

【研究領域課題番号】20760102 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トライボロジー / 潤滑油の物理化学 / 境界摩擦 / 表面改質 / トライボフィルム / イオン注入 / 摩擦摩耗特性 / 潤滑油 / リン / 硫黄 / 窒素

【研究成果の概要】

本研究では,鋼表面に形成されたリン・硫黄イオン注入層により摩擦面に形成するトライボフィルム(潤滑被膜)の摩擦特性および耐摩耗性の向上を目標とする.リンおよび硫黄イオンをそれぞれ注入した鋼試験片の摩擦摩耗特性を評価し,数種の表面分析を実施した.イオンドーズ量に比例して鋼表面のイオン注入量は増大し,それに伴い摩擦摩耗は低減する結果となり,リン・硫黄イオン注入により摩擦摩耗を低減できることが示された.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【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】環境動態解析

【研究領域課題番号】16201006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物質循環 / 窒素 / リン / ROV / バイオマーカー / コアマモ

【研究成果の概要】

本研究では研究期間の3年間のうち、男年度に器や分析手法などの準備行い、次年度は下記の測線調査と面的調査を通常期および寒冷期に行った。最終年度に当たる本年度は、台風来襲期にあたる高温期の調査を天候に合わせて機動的に遂行し、複合生態系の動態を季節変化を踏まえて総合的に解析した。
測線調査
マングローブ・海草藻場・サンゴ礁をそれぞれ独立したボックスとして捉え、それらの間の窒素及びリンの収支を定量的に把握することを目的とした現場観測を行った。地形や海草藻場の分布を考慮して観測点を設定し、それぞれの観測点に水温塩分計・流速計を係留して、短期的な連続観測を行なった。同時に採水を行い窒素・リン濃度を分析した。観測された流量及び各形態別の窒素・リン濃度の積から各ボックス間の短期的な窒素・リン収支の特性を明らかにした。
面的調査GIS化
産業技術総合研究所が開発した気球から、前年度までに撮影した調査海域の画像をもとに、基礎的地理情報データベースを構築した。このデータベース上に、ROVで撮影した画像を、あたかも自身が潜水して見ているように、測線に沿ってビデオ画像が流れるソフトウエアに統合した。さらにこれらの動画つきデータベースを一般にも操作しやすい形に変換し、ホームページで公開した。これらのデータについては英語版も作成し、アメリカの研究者を中心に収集されている世界の藻場状況の日本側データベースとして登録された。
堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析
各生態系における堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析の結果から、マングローブ林堆積物に供給される有機物はマングローブ起源であるが、海草藻場の堆積物に供給される有機物もマングローブ起源のものが多いことが推察され、安定同位体比の結果と整合的であった。またサンゴ礁堆積物に供給される有機物は、マングローブ起源や海草起源ではなくサンゴ礁起源であるが、その主要供給生物は軟体部としてのサンゴではなく、他種多様に生息するその他の生物であると推定された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】15208014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生産者 / 消費者 / 分解者 / 多様性 / 物質循環 / ミズナラ / 攪乱 / 資源勾配 / リター分解 / 菌根菌 / ミミズ / リン / 窒素 / 二次利用者 / クロバネキノコバエ / マイズルソウ / ササラダニ / 伐採・施肥処理 / 細菌処理 / リグニン / 群集構造 / リター / 分解 / 被食 / 光-栄養塩

【研究成果の概要】

1.本科研では生産者であるミズナラの環境応答に着目し、消費者群集、分解者群集の多様性とのリンクを大規模野外実験によって明らかにした。
2.光・栄養塩勾配に対する群集・生態系の応答を明らかにするため、ミズナラを含む二次林において伐採・施肥実験を行った。その結果、施肥処理によりミズナラの被食量が増加することが明らかとなった。
3.ミズナラ林内に表層性ミミズの密度を操作する実験区を設定し、ミミズ密度の差が生態系に与える効果を明らかにした。窒素無機化には処理の効果が見られなかったが、落葉の堆積量はミミズ除去区で多くなり、ミミズの減少に伴い今後分解速度が低下するものと見られる。
4.ミズナラ樹冠に成立する甲虫(消費者)群集を、樹冠フォギング法により、攪乱・除去して、その後の群集再構成過程を非攪乱区の群集と比較した。その結果植食者群集は、餌資源である葉の質によって一定の構成に収束する群集であり、一方、腐食者群集は、局所空間に侵入する種の順番によって構成が変化し得る群集であると推論された。一方、ミズナラの優占度が異なる9つの林分での分解者であるササラダニ群集を比較したが、ミズナラやミミズの影響はなく、上層木の多様性が11から25の森林では植物の多様性がササラダニ群集に関係がないことが明らかとなった。
5.地下部の菌類相の攪乱により、地上部の植物への養分供給とリター分解速度が変化するかを明らかにするため、殺菌剤処理を行い、植物の成育および菌根形成、分解速度を明らかにした。担子菌よりも子のう菌に対して殺菌効果の高いベンレート処理区においてもっともよく分解される傾向が認められたことから、リターの分解高い能力の高い担子菌が選択され通常よりも高い分解率が得られた可能性がある。またアーバスキュラー菌根菌がマイズルソウの生育とリン吸収に寄与していることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円)