ダイズにおける乾燥耐性の向上

Improving drought tolerance in soybean

水利用の制限は、大豆の農業生産性を脅かす重要な問題である、 収量を40%も減少させている。

気候変動の影響により、耐乾性を向上させた品種が必要とされているが、圃場における耐乾性の表現型判定は困難である。主に、圃場の干ばつ条件は空間的にも時間的にも予測不可能であるためである。このため、干ばつ耐性形質を支配する遺伝的メカニズムは、あまり理解されていない。ジョージア大学のクリントン・ステケティー研究員は、干ばつ耐性形質のスクリーニング技術を改良し、新たな干ばつ耐性ダイズ胚珠を同定し、ダイズが水不足に対処するのに役立つ形質の原因となるゲノム領域を明らかにすることで、ダイズの干ばつ耐性を向上させようとしている。

どの特性が重要なのか?

クリントン氏と彼の同僚は、研究目的を達成するために、カンザス州とジョージア州の2つの異なる州で、211系統のダイズからなる遺伝学的に多様なパネルを2年以上にわたって評価している。これらの211系統は30カ国から集められたもので、年間降水量の少ない地域や、干ばつ関連の形質が強化された新しく開発されたダイズ系統から選ばれ、干ばつに弱いチェックも加えられている。研究者たちは、キャノピーウィルティングなどの形質について調べている。一部の植物は、萎れるまでに数日長くかかるため、これらの植物は光合成能力を維持し、種子生産のためのバイオマスを生産することができる。その他、気孔コンダクタンス、サーモグラフィによるキャノピー温度、相対水分量、炭素同位体識別などの評価にも興味を示している。

soybeans in hands

微気候ステーションを使用して環境条件を監視する

クリントンは、旱魃耐性系統の選抜をより容易で予測可能なものにするためには、圃場の環境条件についての知識が不可欠であると言う。しかし、実際の干ばつ条件下で植物の真の表現型を観察することが必要です。そうすれば、育種プログラムにおいて、干ばつ耐性の遺伝子を発見し、抵抗性を向上させることができます」。

研究チームは、METER土壌水分センサーに加え、METER微気候測候所を使用して、2つの圃場研究サイトでの水投入量をモニターし、干ばつ関連形質の表現型決定に理想的な時期を決定した。Steketee氏は、「私たちは、実験材料を栽培している場所の隣の畑に微気象モニターを設置しました。両地点とも、このモニターを使って栽培期間中の天候を監視し、温度、湿度、降水量を測定しています。遠隔操作でデータにアクセスできるので、畑に出て圃場を見る時期を判断するのに役立てた。可能であれば、特に干ばつ条件下で、大豆の株間に大きな違いがあることを確認したかった。コンディションをモニターすることで、気象データを遡れば、この測定をする前の3週間は雨が降っていなかったことがわかり、実際に干ばつコンディションであったことを証明することができました。"

これまでの結果

2015年はジョージア州では干ばつに恵まれない年だったが、クリントンによれば、7月下旬にキャノピーの萎凋を測定できた時期があり、うまくいった系統がいくつか確認されたという。カンザス州の共同研究者が収集したデータと私たちのデータを比較したところ、どちらの場所でもうまくいった系統がいくつかありました。願わくば、もう1年データを取れば、これらの植物に有利な乾燥耐性形質があることが確認され、それらの系統から有利な形質を探り出し、育種プログラムに組み込むことができるでしょう」。

将来の計画

研究チームは、ゲノムワイド関連研究と呼ばれるアプローチを用いて、目的とする乾燥耐性形質の原因となるゲノム領域を特定する。このアプローチでは、圃場実験から収集した表現型情報とダイズゲノム中のDNAマーカーを用い、そのマーカーが目的の形質と関連しているかどうかを調べる。目的の形質と関連するゲノム上のスポットが見つかれば、選抜に使用するゲノミックツールを開発し、その形質をエリート胚珠に組み込み、最終的に大豆の耐乾性を向上させることになる。

METER土壌水分センサーと ATMOS 41微気候ウェザーステーションをご覧ください。

どの気象観測ステーションが適しているかを調べる

A photo of a METER publication in book form open on a flat surface

ケーススタディ、ウェビナー、記事

最新のコンテンツを定期的にお届けします。

アイコン角 アイコンバー アイコンタイムズ