低根域温度及び低湿度が水稲の水分吸収と成長に及ぼす影響

要約

13°C2週間の根域低温処理は、蒸散を持続的に抑制するとともに、葉面積拡大及び乾物生産を顕著に減少させる。その程度は低湿度条件でより大きい。

  • キーワード:吸水、根域温度、水稲、成長
  • 担当:作物開発・利用・水稲多収生理
  • 代表連絡先:電話 019-643-3462
  • 研究所名:東北農業研究センター・生産基盤研究領域
  • 分類:研究成果情報

背景・ねらい

水田の水温・地温は、気温以上に水稲の生育に大きく影響する。水温・地温は成長点を介した地上部の成長と根の吸水の双方を支配し、両者を込みにした影響を解析するのがこれまで一般的だった。しかし、根の吸水のみに及ぼす温度の影響も極めて大きく、水稲の根の水分吸収は約15°Cの臨界温度を下回ると数時間以内に急激に低下する。水稲の低水温耐性向上に向けた改良形質をより明確にするためには、根域温度の低下が水稲の吸水およびその結果として各器官の成長に及ぼす影響を明確にすることが望ましい。本研究では、人工気象室で水耕栽培した水稲「あきたこまち」を材料に用い、成長点は気温(明期25°C暗期20°C)に晒した状態で根域のみを13°Cの冷水に2週間浸し、蒸散(吸水)量、乾物生産、葉面積、形態の変化を追跡する。また、この時の湿度条件を2段階設定することで、吸水と各器官の成長の相互関係解明に資する。

成果の内容・特徴

  • 日蒸散量(葉面積当り)は、根域低温処理1日間で高湿度条件(90%Rh一定)と低湿度条件(明期45%Rh 暗期70%Rh)のそれぞれについて対照区(根域温度25°C)に対して10%または30%程度減少し、その後も低根域温度処理期間中は回復する傾向は認められない(図1A)。蒸散量の減少は、根域温度の低下による根からの水分吸収の抑制により、気孔コンダクタンスが低下したためと考えられる。2 週間の根域低温処理によって、日蒸散量(個体当り)は対照区に比べ顕著に減少する(図1B)。
  • 2週間の根域低温処理によって、葉面積及び全乾物重量が対照区に対して有意に減少する(図1C,D)。いずれも低湿度条件の方が減少の程度が大きい。
  • 根域低温処理によって比葉面積(SLA:葉乾物1g当たりの葉面積)及び、根への乾物分配率(RDW/TDW)の減少が認められる(図1E,F)。なお、純同化率(NAR:単位葉面積当たり1日当たりの乾物増加量)は14.8～16.3 g m-2 日-1で低温及び低湿処理による有意差は認められない。

成果の活用面・留意点

  • 本研究は、水稲の栄養成長期における低水温障害軽減に向けた栽培技術の改良あるいは品種改良のための基礎的知見として参考になる。
  • 本研究は成長点を気温に晒した条件で、根域のみを低温処理した場合の結果である。
  • 持続的な根域温度の低下は、蒸散量、葉面積拡大及び乾物生産を顕著に抑制し、その程度は低湿度条件でより大きいことから、吸水の抑制に起因した水ストレスが成長の抑制に関与している可能性が示唆される。
  • 本研究成果は水稲「あきたこまち」を用いて水耕栽培を行なった場合の結果である。

具体的データ

 図1

その他

  • 中課題名:水稲収量・品質の変動要因の生理・遺伝学的解明と安定多収素材の開発
  • 中課題番号:112b0
  • 予算区分:交付金、科研費
  • 研究期間:2007?2012年度
  • 研究担当者:村井(羽田野)麻理、桑形恒男(農環研)、石川(櫻井)淳子、林秀洋、長菅輝義
  • 発表論文等:
    Nagasuga K. et al. (2011) Plant Prod. Sci. 14(1): 22-29
    Kuwagata T. et al. (2012) Plant Cell Physiol. 53(8): 1418–1431