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。

在本研究中，为了定量评估环境胁迫等导致的结荚数变化对大豆产量的影响，我们开发了一个模型，可以估计结荚数的变化以及每个结荚的粒数和粒重的趋势。本研究的目的是构建一个生长/产量预测模型，可以根据籽粒形成过程估计大豆籽粒重量。模型结构的轮廓基于使用叶面积生长模型可以输出的节点总数，并且通过给一株植物内的豆荚生长提供时间范围，可以将已经生长的豆荚组合起来。我们决定通过考虑豆荚和正在发育的豆荚之间光合产物的竞争来估计豆荚掉落的发生。此外，通过假设豆荚沉降是在逐株植物的基础上而不是在每个节点的基础上进行管理，并且每个豆荚的干物质分配是在逐株植物的基础上进行优化的，模型结构可以是我的目标是简化和模型输出稳定。今年，为了量化结荚数增长过程和粒重增长速度，我们将培育不同生长速度的早中熟大豆品种，并定期监测结荚数。同时，提取同一生育期的荚果，检查内部粒重的变化。籽粒膨大（R5阶段）开始后，完成伸荚的荚数开始增加，对于中熟品种，R5后9天最终结荚的荚果中89%已完成伸荚。很明显，另外，无论是早熟品种还是中熟品种，R5阶段完成荚伸长的每个荚重从籽粒开始膨大后4天开始增加，并持续增加直至初熟。成熟（R7阶段）。从上述研究结果来看，大豆结荚在R5期起10天内发生，且越接近R5期，大豆结荚数越多，且从结荚后4天开始，每个荚果的重量逐渐增加。果实形成过程通过假设时间为 R5 至 R7 负 4 天来建模。该模型估计的粒数和粒重的趋势显示了与实际测量值相对应的结果，并且可以通过累积豆荚和粒数以及单粒重量来估计大豆粒重的模型是提出。

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