2021/04/05 更新

写真a

スギウラ ダイスケ
杉浦 大輔
SUGIURA Daisuke
所属
大学院生命農学研究科 植物生産科学専攻 植物生産科学 助教
職名
助教

研究分野 4

  1. 環境・農学 / 作物生産科学

  2. ライフサイエンス / 生態学、環境学

  3. ライフサイエンス / 生態学、環境学

  4. 環境・農学 / 作物生産科学

所属学協会 3

  1. 日本作物学会

  2. 日本植物学会

  3. 日本生態学会

 

論文 25

  1. Novel technique for non-destructive LAI estimation by continuous measurement of NIR and PAR in rice canopy 査読有り

    Fukuda S.

    Field Crops Research   263 巻   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.fcr.2021.108070

    Scopus

  2. A simple method to observe water distribution in tracheid-bearing wood of subalpine conifer 査読有り

    Taneda Haruhiko, Yazaki Kenich, Hiramatsu Tokiyoshi, Shimizu Bunnichi, Sugiura Daisuke, Miyazawa Yoshiyuki

    TREES-STRUCTURE AND FUNCTION   35 巻 ( 2 ) 頁: 697 - 707   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00468-020-02070-y

    Web of Science

    Scopus

  3. Cell wall thickness and composition are involved in photosynthetic limitation. 査読有り

    Flexas J, Clemente-Moreno MJ, Bota J, Brodribb TJ, Gago J, Mizokami Y, Nadal M, Perera-Castro AV, Roig-Oliver M, Sugiura D, Xiong D, Carriquí M

    Journal of experimental botany     2021年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jxb/erab144

    PubMed

  4. The promoted lateral root 1 (plr1) mutation is involved in reduced basal shoot starch accumulation and increased root sugars for enhanced lateral root growth in rice 査読有り 国際誌

    Lucob-Agustin Nonawin, Sugiura Daisuke, Kano-Nakata Mana, Hasegawa Tomomi, Suralta Roel R., Niones Jonathan M., Inari-Ikeda Mayuko, Yamauchi Akira, Inukai Yoshiaki

    PLANT SCIENCE   301 巻   頁: 110667 - 110667   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.plantsci.2020.110667

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  5. A Decrease in Mesophyll Conductance by Cell-Wall Thickening Contributes to Photosynthetic Downregulation(1) 査読有り

    Sugiura Daisuke, Terashima Ichiro, Evans John R.

    PLANT PHYSIOLOGY   183 巻 ( 4 ) 頁: 1600 - 1611   2020年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1104/pp.20.00328

    Web of Science

    PubMed

  6. Nitrogen and Water Demands for Maximum Growth of Solanum tuberosum under Doubled CO2: Interaction with Phosphorus Based on the Demands 査読有り

    Yi Yan, Sugiura Daisuke, Yano Katsuya

    ENVIRONMENTAL AND EXPERIMENTAL BOTANY   176 巻   2020年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.envexpbot.2020.104089

    Web of Science

  7. Comprehensive analysis of the mechanisms underlying enhanced growth and root N acquisition in rice by the endophytic diazotroph, Burkholderia vietnamiensis RS1 査読有り

    Shinjo Rina, Tanaka Aiko, Sugiura Daisuke, Suzuki Takamasa, Uesaka Kazuma, Takebayashi Yumiko, Kojima Mikiko, Sakakibara Hitoshi, Takemoto Daigo, Kondo Motohiko

    PLANT AND SOIL   450 巻 ( 1-2 ) 頁: 537 - 555   2020年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11104-020-04506-3

    Web of Science

    Scopus

  8. Quantifying Phosphorus and Water Demand to Attain Maximum Growth of Solanum tuberosum in a CO2-Enriched Environment 査読有り

    Yi Yan, Sugiura Daisuke, Yano Katsuya

    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE   10 巻   頁: 1417   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpls.2019.01417

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  9. Elevated CO2-induced changes in mesophyll conductance and anatomical traits in wild type and carbohydrate-metabolism mutants of Arabidopsis. 査読有り

    Mizokami Y, Sugiura D, Watanabe CKA, Betsuyaku E, Inada N, Terashima I

    Journal of experimental botany   70 巻 ( 18 ) 頁: 4807-4818   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jxb/erz208

    PubMed

  10. How can we quantitatively study insects whose larvae live beneath the forest floor? A case study at an experimental long-term log-removal site in Japan 査読有り

    Tsunoda Tomonori, Hyodo Fujio, Sugiura Daisuke, Kaneko Nobuhiro, Suzuki Satoshi N.

    ENTOMOLOGICAL SCIENCE   22 巻 ( 3 ) 頁: 275-282   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/ens.12362

    Web of Science

  11. QTL analysis for carbon assimilate translocation-related traits during maturity in rice (<i>Oryza sativa</i> L.). 査読有り

    Phung HD, Sugiura D, Sunohara H, Makihara D, Kondo M, Nishiuchi S, Doi K

    Breeding science   69 巻 ( 2 ) 頁: 289-296   2019年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1270/jsbbs.18203

    PubMed

  12. Interspecific differences in how sink-source imbalance causes photosynthetic downregulation among three legume species 査読有り

    Sugiura Daisuke, Betsuyaku Eriko, Terashima Ichiro

    ANNALS OF BOTANY   123 巻 ( 4 ) 頁: 715-726   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/aob/mcy204

    Web of Science

    PubMed

  13. Shoot nitrate underlies a perception of nitrogen satiety to trigger local and systemic signaling cascades in Arabidopsis thaliana 査読有り

    Okamoto Yuki, Suzuki Takamasa, Sugiura Daisuke, Kiba Takatoshi, Sakakibara Hitoshi, Hachiya Takushi

    SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION   65 巻 ( 1 ) 頁: 56 - 64   2019年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/00380768.2018.1537643

    Web of Science

    Scopus

  14. Effects of elevated atmospheric CO2 on respiratory rates in mature leaves of two rice cultivars grown at a free-air CO2 enrichment site and analyses of the underlying mechanisms.

    Noguchi K, Tsunoda T, Miyagi A, Kawai-Yamada M, Sugiura D, Miyazawa SI, Tokida T, Usui Y, Nakamura H, Sakai H, Hasegawa T

    Plant & cell physiology     2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcy017

    PubMed

  15. Sink-Source Balance and Down-Regulation of Photosynthesis in Raphanus sativus: Effects of Grafting, N and CO2

    Sugiura Daisuke, Watanabe Chihiro K. A., Betsuyaku Eriko, Terashima Ichiro

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   58 巻 ( 12 ) 頁: 2043-2056   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcx132

    Web of Science

    PubMed

  16. Arabidopsis Phosphatidic Acid Phosphohydrolases Are Essential for Growth under Nitrogen-Depleted Conditions

    Yoshitake Yushi, Sato Ryoichi, Madoka Yuka, Ikeda Keiko, Murakawa Masato, Suruga Ko, Sugiura Daisuke, Noguchi Ko, Ohta Hiroyuki, Shimojima Mie

    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE   8 巻   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpls.2017.01847

    Web of Science

  17. Enhanced leaf photosynthesis as a target to increase grain yield: insights from transgenic rice lines with variable Rieske FeS protein content in the cytochrome b6 /f complex. 査読有り

    Yamori W, Kondo E, Sugiura D, Terashima I, Suzuki Y, Makino A

    Plant, cell & environment   39 巻 ( 1 ) 頁: 80-7   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/pce.12594

    PubMed

  18. Phytohormonal Regulation of Biomass Allocation and Morphological and Physiological Traits of Leaves in Response to Environmental Changes in Polygonum cuspidatum. 査読有り

    Sugiura D, Kojima M, Sakakibara H

    Frontiers in plant science   7 巻   頁: 1189   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpls.2016.01189

    PubMed

  19. Manipulation of the hypocotyl sink activity by reciprocal grafting of two Raphanus sativus varieties: its effects on morphological and physiological traits of source leaves and whole-plant growth. 査読有り

    Sugiura D, Betsuyaku E, Terashima I

    Plant, cell & environment   38 巻 ( 12 ) 頁: 2629 - 40   2015年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/pce.12573

    Web of Science

    PubMed

  20. Roles of gibberellins and cytokinins in regulation of morphological and physiological traits in Polygonum cuspidatum responding to light and nitrogen availabilities.

    Sugiura D, Sawakami K, Kojima M, Sakakibara H, Terashima I, Tateno M

    Functional plant biology : FPB   42 巻 ( 4 ) 頁: 397 - 409   2015年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1071/FP14212

    Web of Science

    PubMed

  21. Effects of the experimental alteration of fine roots on stomatal conductance and photosynthesis: Case study of devil maple (Acer diabolicum) in a cool temperate region

    Daisuke Sugiura, Masaki Tateno

    ENVIRONMENTAL AND EXPERIMENTAL BOTANY   100 巻   頁: 105 - 113   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Water is absorbed by fine roots and transported with essential substances to conduct photosynthesis in leaves. To determine how many fine roots are required to absorb adequate water and maximise photosynthesis, the effects of decreasing fine root biomass on stomatal conductance (G(s)) and photosynthetic rate (A) were evaluated using theoretical simulations and laboratory experiments. We used saplings of devil maple (Acer diabolicum), a typical woody species in the cool temperate regions of Japan, grown in high- and low-light environments. A-G(s) relationships and whole-plant hydraulic conductance (K-w) were determined and used for the simulations. Gradual changes in K-w, A, and G(s) were also evaluated with a stepwise decrease in fine roots in the laboratory experiments. The model predicted that K-w, G(s), and A decreased moderately with a decrease in fine roots. For example, A decreased by only 12% when fine roots were decreased by 50%. The model predictions were nearly consistent with the results from laboratory experiments. In conclusion, saplings of devil maple produced fine roots that were more than sufficient in meeting the water demands of photosynthesis. These characteristics may be beneficial in surviving severe drought and in maintaining adequate hydraulic conductance under conditions of moderate water stress. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.envexpbot.2013.12.020

    Web of Science

  22. High CO2 triggers preferential root growth of Arabidopsis thaliana via two distinct systems under low pH and low N stresses. 査読有り

    Hachiya T, Sugiura D, Kojima M, Sato S, Yanagisawa S, Sakakibara H, Terashima I, Noguchi K

    Plant & cell physiology   55 巻 ( 2 ) 頁: 269 - 80   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcu001

    Web of Science

    PubMed

  23. Concentrative nitrogen allocation to sun-lit branches and the effects on whole-plant growth under heterogeneous light environments 査読有り

    Sugiura D

    Oecologia   172 巻 ( 4 ) 頁: 949-960   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00442-012-2558-7

    Scopus

  24. Long-term, short-interval measurements of the frequency distributions of the photosynthetically active photon flux density and net assimilation rate of leaves in a cool-temperate forest

    Ayana Miyashita, Daisuke Sugiura, Koichiro Sawakami, Ryuji Ichihashi, Tomokazu Tani, Masaki Tateno

    AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY   152 巻   頁: 1 - 10   2012年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Long-term, short-interval measurements of incident photosynthetically active photon flux density (PPFD; mu mol m(-2) s(-1)) on the forest floor are essential for estimating the leaf carbon gain of understory plants. Such PPFD data, however, are scarce. We measured PPFD at 1-min intervals for more than 12 months in cool-temperate forest sites and reported the data as a PPFD frequency distribution. We chose five sites: an open site (OPN), the understory of a deciduous broad-leaved tree stand with no visible gaps (DCD), that of an evergreen conifer stand (EVG), that of a deciduous broad-leaved tree stand with a gap of approximately 80 m(2) (GAPDCD), and that of an evergreen conifer stand with a gap of approximately 100 m(2) (GAPEVG). DCD were divided into three sub sites (DCD1-3) to investigate variation within a small area. GAP-sites were consisted of two sub sites (GAPDCD1-2 and GAPEVG1-2) differing in the distance from the gap center. Using the PPFD data, we estimated the summer seasonal (May-October) net assimilation rate of leaves (NAR(L)) at each site for various photosynthetic capacities (A(max): mu mol m(-2) s(-1)) and other parameters of a light response curve of CO2 assimilation rates. At OPN, the average daily accumulated PPFD (mol m(-2) day(-1)) was highest in May (28.2) and lowest in December (8.2). Even at OPN, the class of instantaneous PPFD that contributed most to NAR(L) was 250-300 mu mol m(-2) s(-1). Such a large contribution of lower PPFD is suggested to be an important feature of a field light-availability. At DCD, the relative PPFD (RPPFD, %) to OPN was 7.2 during canopy closure and 49.4 after leaf shedding (averaged for 3 sites). EVG had the lowest light environment throughout the year. Its average RPPFD was 3%. For GAP sites, summer seasonal RPPFD (%) was 15.6, 18.8, 6.4 and 15.6 for GAPDCD1, GAPDCD2, GAPEVG1 and GAPEVG2, respectively. At OPN, the NAR(L) increased with A(max) (which ranged from 1 to 40), suggesting that plants at OPN do not maximize NAR(L). In contrast, at DCD and EVG, A(max) values were attained that did maximize NAR(L), suggesting that plants at these sites could maximize the NAR(L). A(max)-NAR(L) relationships for GAPDCD and GAPEVG showed similar trend to closed canopy sites, DCD and EVG, while NAR(L) and A(max)* of GAP sites were larger than at these sites. Among DCD1-3, the daily accumulated PPFD (mol m-2 day-1) averaged in summer ranged 1.3-1.8 and the maximum NAR(L) value differed up to 1.5 times. It indicates that A(max) and NAR(L) can be various among plants under a similar canopy conditions. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.agrformet.2011.08.001

    Web of Science

  25. Optimal leaf-to-root ratio and leaf nitrogen content determined by light and nitrogen availabilities. 査読有り

    Sugiura D, Tateno M

    PloS one   6 巻 ( 7 ) 頁: e22236   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0022236

    Web of Science

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講演・口頭発表等 14

  1. 気孔の微気象応答メカニズムから迫るC3・C4作物の水利用戦略

    杉浦大輔、尾関健吾

    日本植物学会第84回大会  2020年9月19日 

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    開催年月日: 2020年9月19日 - 2020年9月21日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  2. ダイズ葉に蓄積した非構造性炭水化物は気孔開口速度を低下させる"

    小澤佑依, 田中愛子, 鈴木孝征, 杉浦大輔

    日本植物学会第84回大会  2020年9月19日 

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    開催年月日: 2020年9月19日 - 2020年9月21日

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  3. 非破壊的LAI計測法を応用したイネ群落成長の微気象応答のインディカ・ジャポニカ品種間差,地域間差の解明

    福田 将大, 細井 淳, 杉浦 大輔

    日本作物学会講演会要旨集  2019年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  4. 非構造性炭水化物蓄積量の異なるイネ品種における茎部窒素固定エンドファイトの菌叢解明

    岡本 卓哲, 新庄 莉奈, 西原 亜理沙, 上坂 一馬, 田中 愛子, 杉浦 大輔, 近藤 始彦

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  5. 還元的根圏環境に対する応答性のイネ品種間差

    平松 秀一, 杉浦 大輔, 近藤 始彦

    日本作物学会講演会要旨集  2018年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  6. 近赤外光・光合成有効放射比の連続測定によるイネ群落の非破壊LAI計測法の開発

    杉浦 大輔, 福田 将大, 細井 淳, 近藤 始彦

    日本作物学会講演会要旨集  2019年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  7. 変動光環境下におけるコムギとヒエの水利用特性の評価

    尾関 健吾, 杉浦 大輔

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  8. 土壌の酸化還元状態に対する応答性のイネ品種間差異の解明

    平松 秀一, 杉浦 大輔, 永野 惇, 近藤 始彦

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  9. ダイズとインゲンにみる光合成ダウン/アップレギュレーションの生理生態学的意義

    杉浦 大輔, 河野 優, 矢守 航, 寺島 一郎

    日本作物学会講演会要旨集  2017年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  10. イネ品種における内生窒素固定能と非構造性炭水化物含量の関係

    岡本 卓哲, 新庄 莉奈, 田中 愛子, 杉浦 大輔, 近藤 始彦

    日本作物学会講演会要旨集  2018年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  11. イネ<i>plr1</i>変異はデンプン・糖蓄積パターンの変化を通して側根発育を制御する

    Lucob-Agustin Nonawin, 杉浦 大輔, 仲田(狩野) 麻奈, 長谷川 友美, 井成(池田) 真由子, 山内 章, 犬飼 義明

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  12. Nitrogen and Water Demands for Maximum Growth of <i>Solanum tuberosum</i> under doubled CO<sub>2</sub>: Interaction with Phosphorus Based on the Demands

    Yi Yan, Sugiura Daisuke, Yano Katsuya

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  13. NIR・PARの連続測定による生育期間を通じたイネ群落LAIの非破壊計測法の開発

    福田 将大, 渡辺 裕一, 細井 淳, 杉浦 大輔

    日本作物学会講演会要旨集  2020年  日本作物学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

  14. 4-1-7 Nitrogen and Phosphorus Demands for Maximum Growth of <i>Solanum tuberosum</i> under Doubled CO<sub>2</sub>(4-1 植物の多量栄養素 2020年度岡山大会)

    易 燕, 杉浦 大輔, 矢野 勝也

    日本土壌肥料学会講演要旨集  2020年  一般社団法人 日本土壌肥料学会

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    CiNii Article

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科研費 6

  1. イネ群落成長の非破壊連続測定・微気象応答解析を通じた多収品種の収量制限要因の解明

    研究課題/研究課題番号:20H02965  2020年04月 - 2023年03月

    杉浦 大輔

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17940000円 ( 直接経費:13800000円 、 間接経費:4140000円 )

    イネ群落の様々な分光反射特性から、群落成長および生理特性の日変化を連続・非破壊的に測定する手法を開発し、様々な品種特性の微気象応答性から収量決定要因までを、定量的に解明することを目的とする。現在の気候条件下における現行イネ品種の栽培適性地や収量ポテンシャルの評価、将来の気候変動環境下でより高成長・収量を示すイネ品種デザインの提示といった、データ駆動型の育種・品種選定が可能になることが期待される。

  2. イネにおける窒素固定能向上を目指したエンドファイトの炭水化物利用メカニズム解明

    研究課題/研究課題番号:19H02941  2019年04月 - 2023年03月

    近藤 始彦

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    担当区分:研究分担者 

    茎部NSCと窒素固定の関係を詳細に解析するとともに菌の基質利用性、酸素要求性の解明により窒素固定活性の促進を図る。多様な品種に加えて近年開発されてきている、茎部のNSC蓄積を増大させた変異体や組換え体も活用しながら炭素基質の供給の増強により窒素固定能力が高まるかを検証するとともに、有効な菌叢を明らかにする。さらにイネーエンドファイト間での光合成産物の動態や有効な菌叢の特性の解析ならびに窒素固定活性を向上させるために有用な遺伝要因、栽培条件を明らかにすることでイネの窒素獲得能のポテンシャルの向上を試みる。
    圃場試験において高NSC蓄積性の多収品種やインディカ・ジャポニカ品種(Oryza sativa L.)およびアフリカイネ(O glaberrima Steud.)を含む多様な品種・系統について茎部の窒素固定活性を比較した。調査は活性が高まると考えられる幼穂形成~出穂期を中心に窒素固定活性をアセチレン還元活性(ARA)により評価することで行った。その結果、ARAには品種間差異が認められ、アフリカイネCG14など窒素固定ポテンシャルの高い品種を明らかにした。これらの品種では遊離糖が高い傾向にあった。さらに遊離糖の影響を検証するためADPグルコースピロホスホリラーゼ(AGP)遺伝子のひとつOsAGPL1のTos17挿入変異により茎部にデンプンを蓄積せず遊離糖を高集積する変異体(Agpl1)について親品種(日本晴)とARAをポット試験および圃場試験により比較した。その結果、親品種よりARAが高い傾向にあることを認めた。さらに遮光処理によって糖蓄積を低下させるとARAも低下した。これらの結果から、茎部への糖蓄積がARAに強く影響することを明らかにした。ただしこれらの糖が直接窒素固定菌の基質になるかどうかについては今後検討していく必要がある。
    また日本晴やagpl1、CG14、およびデンプンを高集積するリーフスターについて茎部の全菌叢および窒素固定菌の菌叢をそれぞれ16sRNA、nifHのアンプリコン解析により解析した。その結果16sRNA、nifHともに品種や系統によって特有の菌叢を持つことを示した。nifHの解析結果より窒素固定菌としては好気性菌、嫌気性菌が存在するが前者が主体である可能性を示した。
    ほぼ予定通りに茎部の窒素固定ポテンシャルの高い品種・系統を明らかにすることができた。品種間差異の要因としてはNSC特に遊離糖の蓄積特性がARAと関係することが示唆されたため、Agpl1を用いて親系統との比較によって遊離糖の影響の検証を行った。またARAの異なる品種、系統については菌叢解析を行い、窒素固定菌についても品種、系統によって特有の菌叢をもつことを示すことができた。
    これまでに茎部の窒素固定活性(アセチレン還元活性;ARA)が標準品種「日本晴」より高まる傾向が認められた高糖蓄積性のアフリカイネ品種CG14や「日本晴」変異系統について、窒素獲得能力への寄与を評価するために窒素施肥反応や低窒素適応性を調査する。また生育期間中の体内の炭素動態と窒素固定活性との関係を解析する。遮光試験によって遊離糖の低下が間接的にARAに影響する可能性も示されたため、今後遊離糖以外の代謝産物についてもより広範囲にARAとの関係を解析することが有用と考えている。また品種、系統の窒素固定ポテンシャルを引き出すために多様な土壌条件がイネ体のARAに及ぼす影響を解析する。さらに窒素固定活性の高いモデルイネの作出を目指して細胞間隙中の糖濃度を高める組替え系統について、ARAの高い系統を選抜、絞り込むとともにその特性の詳細を解析する。

  3. 植物の水利用効率:スクリーニングのための可視化技術の開発とその利用

    研究課題/研究課題番号:18KK0170  2018年10月 - 2022年03月

    国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    矢守 航

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    担当区分:研究分担者 

    本申請研究では、節水条件において高い生産性を示す植物の創成を目指す。その第一段階として、クロロフィル蛍光と葉温の可視化技術を組み合わせることによって、光合成速度と蒸散速度を同時評価し、植物の水利用効率の可視化を試みている。本年度、光化学系Ⅱにおける電子伝達の実効量子収率 (ΦPSⅡ) を蛍光画像より可視化する二次元クロロフィル蛍光装置を構築し、プログラミング言語Pythonを活用し、上記のイメージングおよび数値解析を全自動で行う独自プログラムを構築した。これによって、光合成活性の迅速な定性・定量解析が可能となった。
    また、植物の水利用効率の遺伝的改良に向けた基盤研究を行った。作物が灌漑水の節減条件下で高い生産性を示すためには、植物自身の水分吸収能力や吸水量あたりの光合成能力 (つまり、水利用効率)を高めることが必要である。水利用効率に影響を及ぼす要因の一つとして、細胞間隙から葉緑体にかけてCO2の通りにくさ(つまり、葉肉抵抗)を挙げることができる。本年度は、国際共同研究先のEvans研究室(オーストラリア国立大)に赴き、高性能レーザー分光装置を用いて、葉肉抵抗を評価した。その結果、葉肉抵抗、光合成速度と蒸散速度の変動する光に対する挙動を世界で初めて捉えることに成功した。
    さらに、申請者らがこれまで得た研究成果に伴って、シロイヌナズナにおいてPATROL1が節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかを検証した。本研究成果によって、PATROL1遺伝子をシロイヌナズナにおいて過剰発現すると、水利用効率を高く保ったまま、植物成長速度が向上することを新たに明らかにし、PATROL1が水利用効率の向上のターゲットになることを世界に先駆けて証明した(Kimura et al., 2020, J. Exp Bot.)。
    クロロフィル蛍光と葉温の可視化技術を組み合わせることによって、光合成速度と蒸散速度を同時評価し、植物の水利用効率の可視化を試みている。これまでに、光化学系Ⅱにおける光合成電子伝達のパラメータを蛍光画像より可視化する二次元クロロフィル蛍光装置を構築した。今後、蒸散速度を正確に可視化することのできる装置を構築し、それと二次元クロロフィル蛍光測定装置とを組み合わせ、さらに、水利用効率の可視化を全自動で行うプログラムを開発することによって、水利用効率の新規可視化装置の構築を試みたい。
    また、植物の水利用効率の遺伝的改良に向けた基盤研究を行った。これまでに、シロイヌナズナにおいて、気孔開閉の制御に関与すると報告されているPATROL1の水利用効率に関する機能を解明し、PATROL1が灌漑水の節減条件下における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなることを示した。PATROL1遺伝子と非常に似た遺伝子がイネやソルガムなどの作物やポプラなどの樹木にも存在しているため、これらの植物においても過剰発現体によるバイオマス増産に期待できる。そこで、今後、PATROL1遺伝子を過剰発現した形質転換体イネを材料に、、PATROL1が水利用効率に及ぼす影響を調べる予定である。
    乾燥ストレスが過酷にならない程度の水資源制限下で、高い水利用効率を実現する植物創成を手掛けた例は極めて少ない。今後、灌漑水を節減した条件下で、生産性を維持・向上する節水型農業が求められるため、植物の水利用効率の向上に関する研究は必須である。そこで、本申請研究では、節水条件において高い生産性を示す植物の創成を目指す。2020年度は引き続き、水利用効率の可視化装置の構築に向け、クロロフィル蛍光測定装置から光合成に関する各パラメータの可視画像を自動で出力するようにプログラムを修正し、大規模スクリーニングにも適用できるように改変する。また、赤外線サーモグラフィによる可視画像の出力も行えるようにプログラムを作製する。可視化装置の構築が終われば、変異体リソースの迅速スクリーニングにより、水利用効率の向上に関する新規遺伝子の探索を開始する。
    また、植物の水利用効率の遺伝的改良に向けた基盤研究も行う。これまでに水利用効率向上の具体例として、気孔開閉の制御に関与すると報告されているPATROL1の水利用効率に関する機能を解明してきた。今後、乾燥ストレスや高温ストレスをかけた際の光合成や水利用効率の挙動を解析し、PATROL1が節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかを検証する。また、イネにおいてPATROL1を高発現することによって、節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかも同様に検証する。

  4. イネの物質輸送関連遺伝子の微気象応答とその生理的役割-オミクスと農業気象の融合

    研究課題/研究課題番号:17H03896  2017年04月 - 2020年03月

    桑形 恒男

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    担当区分:研究分担者 

    野外での日々の微気象環境の変化がイネの水や養分の輸送を担う各種遺伝子群の発現におよぼす影響と、それらの遺伝子の応答性の生理的な役割について調べた。アクアポリン(生体膜の水やCO2輸送を担うたんぱく質)の蒸散要求量の変化に対する発現応答が、栽培方法や生育ステージの違いに関わらず普遍的に観察された。また葉に発現している約半数の遺伝子の発現量が、蒸散要求量に応じて変化していることが示された。イネの水利用効率の品種や大気CO2濃度に対する変化や、土壌水分の低下によるイネの生理応答の解析から、微気象環境の変化に対する遺伝子の発現応答が、植物の生育戦略上で重要な役割を持っている可能性が示唆された。
    植物の生育は多数の遺伝子によって調整されているが、植物が生育する野外では、光環境や気温・湿度、地温などの複数の環境がさまざまな時間スケールで複雑に変化する。野外で生育してるイネを対象として、水や養分の輸送を担う各種遺伝子の状態と生育状態の変化を調べたところ、イネは日々の蒸散要求量や土壌水分などの微気象環境の変化に応じて、それら遺伝子の発現量をダイナミックに変化させ、自らの水輸送や養分吸収、光合成などの機能を柔軟に調節している可能性が示された。これは植物の生存戦略において重要な調節機能であり、気候変動下における作物の安定生産技術を構築する上で役立つ基礎的な知見である。

  5. 分光イメージングと微気象要因解析による光合成調節メカニズムの植物種間差の解明

    研究課題/研究課題番号:17K15192  2017年04月 - 2020年03月

    杉浦 大輔

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    マメ科作物やイネにおける、個葉光合成や群落成長の微気象応答およびその品種間差の解明を目的として研究を行った。ダイズやインゲンを用いた研究では、葉に蓄積する非構造性炭水化物による個葉光合成ダウンレギュレーションの生理メカニズムの種間差を明らかにした。群落成長の指標であるLAI(葉面積指数)の非破壊測定法の開発に取り組んだ研究では、イネ群落内外の微気象観測・分光計測から、移植から登熟期までのLAIを連続かつ非破壊的に推定可能になった。この手法を用い、イネ群落成長の微気象応答の品種間差・地域間差を解析する手法までを確立できた。
    植物の物質生産の基盤である光合成の調節機構の生理メカニズムや種間差、群落レベルの成長量の非破壊測定法を確立できたことで、野外環境における微気象が植物の光合成や成長に与える影響を容易に評価できるようになった。これらの研究成果は、将来環境において、大気CO2濃度の上昇や温暖化が作物の生産性に与える影響を予測することに役立つことが期待される。

  6. 植物の個体レベルのC・N分配調節メカニズムに関する生理生態学的研究

    研究課題/研究課題番号:25891011  2013年08月 - 2015年03月

    杉浦 大輔

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2730000円 ( 直接経費:2100000円 、 間接経費:630000円 )

    植物は個体レベルの葉、茎、根への炭水化物 (C) や窒素 (N) の分配や、葉の面積あたりの重さ (LMA) を、環境条件に応じて変化させる。本研究では、このようなC・N分配パターンや、LMAを調節するメカニズムについて、植物ホルモンであるジベレリン (GA) やサイトカイニン (CK) の役割や、シンクソースバランスに応じて葉に蓄積する糖が果たす役割を解明することを目的として行った。
    (1) 草本植物イタドリ (Polygonum cuspidatum) を用いて、光やN条件の変化に応じた個体レベルのC分配の変化と、内生GAやCKの変化の関係を解析した。強光・弱光の各条件下では、高N条件ほど、地上部全体のCK濃度が高く、同時に個体レベルの葉へのC分配比も高かった。活性型GA濃度も同様に高N条件ほど高く、強光・低N条件ではほとんど検出されなかった。外生GA、CK添加時に見られる葉へのC分配比と、内生GA、CK濃度が高いときに見られる葉へのC分配比は同様の傾向を示すため、これらの植物ホルモンが個体レベルのC分配の変化を調節するメカニズムに深く関わっていることが示唆された。
    (2) 草本植物ダイコン (Raphanus sativus) の、胚軸が肥大する品種 (コメット:貯蔵シンク活性が高い) と肥大しない品種 (葉大根:活性が低い) を接ぎ木することでシンクソースバランスを変化させ、葉へ蓄積する糖がLMAや葉の構造に与える影響を評価した。どちらの品種でも、貯蔵シンク活性が低い葉大根の胚軸を台にすると、シンク活性が高いコメットを台にした時と比べ、LMAが大幅に増加した。増加分はデンプンだけでは説明できず、葉の厚さはほとんど変化していなかったため、デンプンが蓄積するほど細胞壁成分が増加している可能性が示された。葉の横断切片の構造解析を行ったところ、細胞数や細胞密度がデンプン量に応じて変化していることが分かった。
    翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
    翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

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