共生微生物を利用した高い生産能力 を持つサツマイモ種苗生産方法 島根大学 生物資源科学部 農林生産学科 助教 足立 文彦 サツマイモ屋上緑化による熱低減 研究背景 島根大学生物資源科学部屋上緑化圃場 ※ サントリーフラワーズ(株)・九州沖縄農業研究センター共同育成品種 KOP2020-1※(切葉緑) 草高が高い 植被が密でなく,気孔伝導度が大きい → 蒸発潜熱量が多い(足立ら 2009) 主茎長が短く蔓が上に伸びやすく植被展開が緩慢 問題点 高温となる8月上旬までに植被を繁茂できない 穂木と台木の組合わせが物質生産に影響する(北條ら1971) → 接木によって植被を増大できないか (鑑賞・食味) 交互接木による生育促進効果の確認 穂木 台木 ベニアズマ ベニアカ 切葉緑 ベニアズマ(東) バイオマス生産量大 ベニアカ(赤) バイオマス生産量中 切葉緑(切) バイオマス生産量小 東 赤 切 東 東 東 東 赤 切 赤 赤 赤 東 赤 切 切 切 切 接木による生育促進効果 1600 全重(g/m2) 1400 台木 P<0.0001 穂木 P=0.0001 交互作用 P=0.0466 1200 1000 800 600 400 200 0 穂木 台木 東/東 東/切東/赤 切/東切/切 切/赤 赤/東赤/切 赤/赤 東 切 東 赤 東 切 切 赤 東 切 赤 赤 異品種間の接木が全バイオマス重に与える影響 塊根収量(FWg/m2) 5000 5000 5000 台木 P<0.01 穂木 P<0.01 交互作用 P=0.1721 4000 4000 4000 25% 3000 3000 3000 2000 2000 2000 74% 1000 1000 1000 0 穂木 台木 0 0 東/東東/切東/赤切/東 切/切切/赤 赤/東 赤/切赤/赤 東/東東/切東/赤切/東 切/切切/赤 赤/東赤/切赤/赤 東/東東/切東/赤切/東 切/切切/赤 赤/東赤/切赤/赤 東 切 東 赤 東 切 切 赤 東 切 赤 異品種間の接木が塊根収量に与える影響 赤 植被展開率 0.0012 個体群生長速度 20 CGR(gm-2d-1) 植被展開率(℃-1) 0.001 0.0008 R2=0.795* 0.0006 0.0004 15 10 2=0.7686 RR2=0.871* 5 0.0002 0 0 0 0.5 1 1.5 2 葉面積指数(全体) 2.5 3 0 1 2 3 4 5 6 葉面積指数(全体) 葉面積指数と植被展開率,個体群生長速度との関係 7 全体LAI=穂木LAI+台木LAI 穂木 台木 6 P=0.0036 穂木 P=0.0004 交互作用 P=0.0062 約75% 7 台木 台木 P=0.0011 穂木 P=0.2096 交互作用 P=0.3443 5 LAI 4 3 2 1 穂木 台木 0 東 切 赤 東 切 赤 東 切 赤 東/東東/切東/赤切/東切/切切/赤赤/東赤/切赤/赤 東 切 赤 サツマイモ全体の葉面積指数(LAI)の構成 新技術の開発契機となる知見 • 適切な穂木を選択することで植被展開を促進、 収量を5割(最高7割)増加させる組合せがあった. • 穂木と台木の組合わせによる葉面積の変化に よって物質生産が促進された. • 生育促進技術への発展の可能性がある. ただし,植被展開促進の原因は不明. 足立文彦・宇田明日香・門脇正行・井藤和人.部分接木によるサツマイモ物質生産の 促進. 日本作物学会第236回講演会(2013) 窒素??植物ホルモン?? 原因 穂木の同化産物供給 穂木からの何らかの物質 分枝数あたりの 葉面積展開効率 台木分枝数の増加 台木葉面積増加 結果 接木サツマイモの生育促進 植物共生細菌「エンドファイト」 • 毒素をつくらない • 植物の免疫力を高める • 強光や高温、乾燥等のさまざまな環境ストレ スに対する耐性を高める • 生育を促進する(植物ホルモン,窒素固定) 肥料や農薬に代わるものとして期待されている 生物的窒素固定 • ある種の細菌がもっている酵素のニトロゲナー ゼは、大気中の窒素をアンモニアに変換するは たらきを持ち、この作用を生物学的窒素固定と いう(例:ダイズの根粒菌) • ニトロゲナーゼによる窒素固定反応 • N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP • → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi 新技術の基となる研究成果・技術 別個体の穂木を特殊な方法で接木 • 全バイオマス重の増大 • 空気由来窒素利用率の増加 ほか の効果を付与する 機能性のあるエンドファイトに富んだ種苗ができる 従来技術とその問題点 培養細菌の土壌への接種が既に実用化されているが,有望菌の 単離・培養が必要で,難培養性菌については対応できない. 窒素固定菌は単体では高い窒素固定能力を示さない場合が多い. そこで,相性のよい一般細菌と共存させて培養すると窒素固定能 力が高まるものの,生体外での共生環境の再現が困難 http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/karc/2002/konarc02-59.html • 煩雑(有望菌の単離・培養が必要)・効率が低く、方法が未確立 • 機能を高める一般細菌を同時に接種困難 サツマイモ栽培における内生菌利用は足踏み状態 新技術の特徴・従来技術との比較 • 菌の単離・培養は不要 • 本技術は、一般細菌と目的の内生菌を区別せずに接種し、穂 木の窒素固定能力の高い微生物組成をそのまま利用できる. • 生育促進効果の高い細菌を実用的に比較し選抜することが可 能である. • 従来の接木は、優れた台木の形質を収穫部位を持つ穂木に付 与するものであり、台木の茎葉は通常取り除かれる.一方,本 技術は台木の茎葉根を活用することで種苗を作成できる点で大 きく異なる. 想定される用途 • 生産現場では植物病対策のために数年毎に ポット苗から定植用の挿し穂を採取し種苗を 生産する.この苗に接木により有望菌を導入 できれば、すぐに本技術を導入可能である. • サツマイモ生産における現実的な微生物の利 用方法は従来ほとんど提案されていない. 本技術の利用法が確立できれば、将来的に はサツマイモ以外の栄養繁殖作物にも応用が 期待できる. • 窒素固定以外のストレス耐性の強化,植物病 予防効果の付与などにも貢献できる可能性が ある. 実用化に向けた課題 • 現在、窒素固定活性の高い植物体の部位,品種について新知 見が蓄積しつつある.しかし、穂木として必要十分な質的・量的 な条件の解明が未達成である。 • 今後、土壌窒素条件と窒素固定活性についての実験データを 取得し、各種土壌での栽培に適用していく場合の条件設定と, 効果的な穂木生産のための栽培指針の策定を行う。 • 接木による窒素固定能以外の機能性の付与効果の調査は未 着手である. 企業のみなさまへの期待 • 未解明の窒素固定能以外の機能性の付与については、植物ホ ルモン分析や植物保護分野との連携により解明できる • 無菌栽培技術を持つ、企業との共同研究を希望 • サツマイモ種苗生産だけでなく,それ以外の栄養繁殖植物の種 苗生産への応用可能性を明らかにしたい 本技術に関する知的財産権 • • • • 発明の名称: 出願番号: 出願人: 発明者: サツマイモの栽培方法 特願2013-169312 国立大学法人島根大学 足立文彦・井藤和人・門脇正行 問い合わせ先 島根大学研究機構産学連携センター 連携企画推進部門 准教授 丹生 晃隆 TEL : 0852-60-2290 FAX : 0852-60-2395 e-mail: [email protected] 島根大学研究機構産学連携センター 知的財産創活部門 教授 阿久戸 敬治 TEL : 0852-60-2290 FAX : 0852-60-2395 e-mail: [email protected]
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