作物の生理障害の機構解明におけるブレークスルーテクノロジーの開発と検証

環境ストレスによって引き起こされる生理障害は、病虫害と並んで世界・日本で農業被害の双璧である。しかし原因が明確な病害虫と比べてその研究は遅れており、発生機構の全容解明は困難な状況にある。そこで本研究では、世界で最も生産されている野菜であるトマトに甚大な被害を及ぼす尻腐れ果をモデルケースとし、ブレークスルーテクノロジーとして原因イオンのレポータータンパク質によるイメージング、高感度センサ等による障害部位の早期検出や内部構造の可視化を実施して原因を特定することとした。さらに、イオノミクスを含むオミクスと遺伝子発現制御によるエビデンスの獲得により、尻腐れ果の発生機構の解明を進めることとした。そして以上により、生理障害を克服する技術開発と解析プラットフォームを提案するための基盤を確立することを目的とした。困難とされている尻腐れ誘導実験系については、実験用トマトであるマイクロトムを用い、カルシウム濃度の調節を基本とした実験系の検討をおこなった結果、精度・安定性をさらに高める必要はあるものの、尻腐れ果の発生を誘導する基本的な実験系はほぼ確立した。また、カルシウムセンサタンパク質であるGCaMPの利用については、トマトでの利用について多面的な検討をおこなった。その結果、より精度を上げる必要はあるものの基本的な利用条件を明らかにすることができた。さらに、高感度センサでは仕様の検討をおこなうとともに試作品を作成し、イオノーム解析を含むオミクス解析では果実発育の初期段階での成長速度とカルシウム濃度との関係が障害発生に影響することを示し、また放射光を利用した解析においてはX線位相コントラストCT法により維管束を可視化できることを示した。

環境ストレスによって引き起こされる生理障害は、病虫害と並んで世界・日本で農業被害の双璧である。しかし原因が明確な病害虫と比べてその研究は遅れており、発生機構の全容解明は困難な状況にある。そこで本研究では、世界で最も生産されている野菜であるトマトに甚大な被害を及ぼす尻腐れ果をモデルケースとし、ブレークスルーテクノロジーとして原因イオンのレポータータンパク質によるイメージング、高感度センサ等による障害部位の早期検出や内部構造の可視化を実施して原因を特定することとした。さらに、イオノミクスを含むオミクスと遺伝子発現制御によるエビデンスの獲得により、尻腐れ果の発生機構の解明を進めることとした。そして以上により、生理障害を克服する技術開発と解析プラットフォームを提案するための基盤を確立することを目的とした。困難とされている尻腐れ誘導実験系については、実験用トマトであるマイクロトムを用い、カルシウム濃度の調節を基本とした実験系の検討をおこなった結果、精度・安定性をさらに高める必要はあるものの、尻腐れ果の発生を誘導する基本的な実験系はほぼ確立した。また、カルシウムセンサタンパク質であるGCaMPの利用については、トマトでの利用について多面的な検討をおこなった。その結果、より精度を上げる必要はあるものの基本的な利用条件を明らかにすることができた。さらに、高感度センサでは仕様の検討をおこなうとともに試作品を作成し、イオノーム解析を含むオミクス解析では果実発育の初期段階での成長速度とカルシウム濃度との関係が障害発生に影響することを示し、また放射光を利用した解析においてはX線位相コントラストCT法により維管束を可視化できることを示した。