膜輸送に着目した根の養分吸収モデルの構築と植物生産場の養水分管理への応用

以膜运输为核心的根系养分吸收模型构建及其在植物产区营养水管理中的应用

• 批准号: 10J03157
• 负责人: 佐合 悠貴
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03157/
• 关键词: イオン吸収モデル; 蒸散; 環境作用; 酵素反応速度式; 膜輸送タンパク質

過剰施肥の回避および肥培管理コストの抑制のための合理的な節肥技術や,砂漠化進行地域の畑作圃場における塩類集積の緩和技術が求められており,これらの技術の確立のためには,根の物質吸収機能に対する環境作用の定量的評価が必須である.根の吸水は,日射強度,湿度,風速などの気象条件によって変化する葉の蒸散に連動して引き起こされ,イオンチャンネルなどの膜輸送タンパク質が存在する根の細胞膜へのイオンのマスフローを駆動している.したがって,各イオン種と各イオン種固有の膜輸送タンパク質の邂逅頻度は,水耕液のイオン濃度だけではなく,マスフローによるイオンの輸送量,すなわち水耕液のイオン濃度と吸水(蒸散)速度の積に支配されると考え,ミカエリス・メンテン式に基づく濃度依存型イオン吸収モデルとは異なる蒸散統合型イオン吸収モデルを新たに提案した.蒸散統合型イオン吸収モデルに基づいて根のイオン吸収に対する環境作用解析したところ,環境作用はミカエリス・メンテン式を構成する2つのパラメータ,すなわち最大吸収速度とミカエリス定数により評価できることを確認した.本年度では,植物生産場における養水分管理のモデルに基づく最適化を試みるため,蒸散統合型イオン吸収モデルにより,植物生産場の変動環境下における養水分必要量を評価することで,過剰施肥の回避を可能にする養水分管理のロジックの構築を検討した.土耕大型コラム式評価システムを用いて持続型の植物生産技術を検証する吸塩性植物(アイスプラントなど)や好塩性植物などの栽培,休耕などを取り入れた輪作体系ロジックの構築を検討した.提案したモデルの応用によって,根のイオン吸収に対する環境作用を定量的に評価できることを実証するとともに,養液栽培における節肥(過剰施肥の回避)技術および乾燥地の塩類集積条件下での根のイオン吸収の評価への応用の可能性を示唆した.

A turning fertilization の avoid お よ コ び fertility management ス ト の inhibit の た め の reasonable section な fertilizer technology や, sand desert is changed to regional の Tian for nursery field に お け る salt class set product の が ease technology for め ら れ て お り, こ れ ら の technology の establish の た め に は, root の material 収 absorption function に す seaborne る environment effect の quantitative evaluation 価 が must で あ る. Root の は water, solar radiation intensity, humidity, wind speed な ど の 気 conditions like に よ っ て variations change す る leaf の evapotranspiration に correlation し て lead き up こ さ れ, イ オ ン チ ャ ン ネ ル な ど の membrane transport タ ン パ ク qualitative が exist す る root の membrane へ の イ オ ン の マ ス フ ロ ー を 駆 dynamic し て い る. し た が っ て, each イ オ ン kind と each イ オ ン inherent の membrane transport タ ン パ ク の encounter frequency は, liquid water tillage の イ オ ン concentration だ け で は な く, マ ス フ ロ ー に よ る イ オ ン の throughput, す な わ ち liquid hydroponic の イ オ ン concentration と suction (evapotranspiration) speed の product に dominate さ れ る と え, ミ カ エ リ ス · メ ン テ ン type に base づ く concentration dependent type イ オ ン suction 収 モ デ ル と は different な る evapotranspiration integrate type イ オ ン suction 収 モ Youdaoplaceholder0 を を new たに proposal た た. Evapotranspiration integrate type イ オ ン suction 収 モ デ ル に base づ い て root の イ オ ン suction 収 に す seaborne る environmental effect し た と こ ろ, environment effect は ミ カ エ リ ス · メ ン テ ン type を constitute す る 2 つ の パ ラ メ ー タ, す な わ ち maximum speed 収 と ミ カ エ リ ス destiny に よ り review 価 で き る こ と を confirm し た. This year で は, plant ShengChanChang に お け る keep moisture management の モ デ ル に base づ く optimization を try み る た め, evapotranspiration integrate type イ オ ン suction 収 モ デ ル に よ り, plant ShengChanChang の variations under dynamic environment に お け る keep moisture quantity を necessary review 価 す る こ と で, a turning fertilization の avoid を may に す る keep moisture management の ロ ジ ッ ク の build を beg し 検 た. Soil tillage large コ ラ ム type rating 価 シ ス テ ム を with い て type 続 の plant production technology を 検 card す る salt absorption plant (ア イ ス プ ラ ン ト な ど) や good salt plant な ど の cultivation, fallow な ど を take り れ た crop rotation system ロ ジ ッ ク の build を beg し 検 た. Proposal し た モ デ ル の 応 with に よ っ て, root の イ オ ン suction 収 に す seaborne る environment effect を に of quantitative evaluation of 価 で き る こ と を card be す る と と も に, a liquid cultivation に お け る section fertilizer (turning fertilization の avoidance) technology お よ び dryly の salt class set under the condition of product で の root の イ オ ン suction 収 の review 価 へ の 応 use を の possibility to show business し た.

项目成果

A kinetic model of root ion absorption integrated with transpiration for application to sustainable agriculture.

根离子吸收与蒸腾作用相结合的动力学模型，适用于可持续农业。

• 发表时间: 2011
• 期刊: CIGR 2011 Proceedings CD
• 作者: Sago;Y. et al.
• 通讯作者: Y. et al.

地温不易層の有効利用による水耕液の温度調節-適正規模の検討-

有效利用土壤温度不敏感层进行水培液温度调节 - 适当规模的考虑 -

• 发表时间: 2010
• 作者: 北野雅治;ら
• 通讯作者: ら

Application of roots of spinach plants. II. Effects of the high temperature pre-treatment on quality

菠菜植物根的应用。

• 发表时间: 2011
• 期刊: Environment Control in Biology
• 作者: Chadilin;Y.;Hidaka;K.;Takahasi;T.;Sago;Y.;Wajima;T.;Kitano;M.
• 通讯作者: M.

根のイオン吸収に対する環境要素および蒸散の作用-養水分吸収統合モデルの応用による評価-

环境因素和蒸腾作用对根系离子吸收的影响-应用综合养分吸收模型评价-

• 发表时间: 2011
• 作者: 佐合悠貴;ら
• 通讯作者: ら

A kinetic model of root ion absorption integrated with evapotranspiration for estimating salt accumulation in crop fields

根系离子吸收与蒸散量相结合的动力学模型，用于估算农田盐分积累

• 发表时间: 2011
• 作者: Kitano;M. et al.
• 通讯作者: M. et al.