光合成産物の競合による落莢を考慮したダイズの子実生長過程のモデル化

考虑光合产物竞争导致荚果脱落的大豆幼苗生长过程建模

• 批准号: 21K14842
• 负责人: 中野 聡史
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14842/
• 关键词: 生育モデル; 子実形成; 子実重; 莢数; １粒重; ダイズ; 作物生育モデル

本研究では、環境ストレス等による莢数の変動がダイズ収量に及ぼす影響を定量的に評価するために、莢数の変動と各莢における子実数および1粒重の推移を推定可能なモデルを開発し，子実の形成過程に基づきダイズ子実重を推定可能な生育・収量予測モデルの構築を目的とした。モデル構造の概要は、葉面積成長モデルで出力可能な総節数を起点とし、1株内において莢の生長に時間的な幅を持たせることにより、すでに生長が進んでいる莢と新たに着生する莢との間に生じる光合成産物の競合を考慮して落莢の発生を推定することとした。さらに、莢の着生を各節単位でなく1株単位で管理し、各莢への乾物分配は株単位で最適化するものと仮定することにより、モデル構造の簡易化とモデル出力の安定化を目指した。本年度は莢数の増加過程および1粒重の増加速度を定量化するために、生育速度の異なる早生と中生のダイズ品種を栽培し、莢伸長が完了した莢の数を定期的に調査するとともに、生育段階が同じ莢を抽出し、内部の子実重の変化を調べた。莢伸長が完了した莢は子実肥大始期（R5期）の直後から増加を始め、中生品種においては、R5期の9日後には最終的に着生する莢の89%で莢伸長が完了することが明らかとなった。また、早生品種、中生品種ともに、R5期に莢伸長を完了した莢の1粒重は子実肥大始期の4日後から重量増加を開始し、成熟始期（R7期）まで継続することが示された。以上の調査結果から、ダイズの莢の着生はR5期から10日間の間に生じ、かつR5期に近いほどその数は多く、また各莢の1粒重は莢着生の4日後から増加を開始し、かつその期間はR5～R7期マイナス4日であると仮定して、子実形成過程をモデル化した。モデルで推定された子実数および1粒重の推移は実測値と対応した結果を示しており、莢数および子実数と1粒重の積み上げによりダイズの子実重を推定可能なモデルが提示された。

在这项研究中，我们开发了一个模型，该模型可以估计由于环境压力等引起的POD数量的波动，以及实现每个POD中的水果谷物的进展和一个晶粒重量，其目的是构建生长和产量预测模型，使我们能够基于水果粒的形式估算晶粒的重量。概述的模型结构是基于可以在叶片区域生长模型中输出的节点的总数，并且通过在一个菌株内给POD增长一个时间，估计POD的发生估计考虑到已经生长并新接受POD的光合产品之间的竞争。此外，通过以单个应变为基础嵌入POD，而不是基于节点，并且假设每个POD的干物质分布都以单个应力进行了优化，那么我们旨在简化模型结构并稳定模型输出。在今年，为了量化豆荚数量增加的过程以及一种晶粒重量的增加，培养了具有不同生长速率的早期和中豆体品种，并定期研究具有完整POD生长的POD的数量，并研究了具有相同生长阶段的POD的POD，以检查内部果实体重的变化。种子肥大（R5期）开始后，具有完整POD扩展的POD开始增加，并且发现在中季的品种中，R5相后9天最终采用了89％的POD，POD扩展完成了。还表明，对于早期和中等品种，在R5相中完成POD延伸的POD的一个瓷器重量在开始后四天开始增加重量，并一直持续到成熟开始（R7相）。基于上述结果，我们对基果过程进行了建模，假设大豆豆荚嵌入发生在R5阶段至10天之间，并且数量随着R5阶段而增加，并且每个POD的一粒谷物在POD嵌入后4天开始增加，而水果过程的周期为R5阶段4天。模型中估计的结果数量和单粒重的变化显示了与实际测量值相对应的结果，以及通过堆叠POD的数量和一个果实数量和一个晶粒重量的数量来估计大豆的成果重量的模型。

项目成果

ダイズ生育モデルにおける子実形成過程の検討

大豆生长模型中籽粒形成过程的检验

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤原陽介;西山総一郎;尾上典之;松崎隆介;米森敬三;田尾龍太郎;中野聡史
• 通讯作者: 中野聡史