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器官成長モデリングによる作物の3D構造形成の原理解明と予測技術の開発

通过器官生长建模和预测技术的发展阐明作物3D结构形成的原理

基本信息

批准号：
21K19101
负责人：
小出陽平
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19101/
关键词：
イネ成長モデルクローン解析数理モデル

项目摘要

作物の器官の形を自在に操ることは、遺伝育種学や作物学において、未だ達成されていない未解決の問題である。しかしながら、個々の細胞の成長と、多細胞からなる器官の複雑な立体構造形成がどのように関与しているのかは明らかではなく、そのため、器官形状の自在な制御は未だ困難である。さらに、植物の立体形状は遺伝子と環境の双方によって複合的にコントロールされており、従来の遺伝学のみでは立体構造形成の原理をとらえることは困難である。本研究では、イネのコメの形を決定する頴花の形状をモデルケースとし、物理ベースの数理モデリングにより、器官の立体構造の形成原理を解明する。コメは世界の主要な食料の一つであり、その形は食味や収量性だけでなく、食文化などとも関連する重要な形質である。そのため、コメの形状を予測・操作できる技術はイネの品種改良や、食糧生産の安定化にとって重要であると考えられる。そのために、まず、単一の遺伝子型かつ単一の環境下において、イネの頴花発生過程をシミュレートする物理ベースのモデルを構築する。発生過程にあるイネ頴花を、実体顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡により時系列的に解析し、立体構造の変形過程を、器官を形成する部位毎の生長率として定量する。定量データをもとに、最終的な形状を記述できるモデルを構築し、検証を行う。さらに、遺伝子型情報とモデルパラメータの関係性を明らかにするために、ゲノム情報が既知のイネ品種を多数利用し、発生過程にあるイネ頴花の立体構造の変形過程を実体顕微鏡と共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析する。

The organ shape of crops is free from manipulation, genetic breeding and crop science. It is difficult to control the shape of an organ. The three-dimensional shape of plants and the environment are both related to the formation of complex structures and the formation of three-dimensional structures. This study aims to determine the shape of the organ, explain the shape of the flower, the mathematical structure of the physical structure, and the formation principle of the three-dimensional structure of the organ. The world's main food is important in form, taste, quantity and culture. The shape of the crop is predicted and operated. The technology of crop production is improved and the stability of crop production is improved. The structure of the physical environment of the flower development process in a single environment The growth rate of each part of the growth process is quantified by analyzing the time series of the growth process, the shape process of the three-dimensional structure, and the confocal microscope. The quantitative model is described in detail, and the final model is described in detail. For example, the information of genetic type and the relationship between genetic type and genetic type are analyzed by confocal microscope.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

マイクロCTを用いたイネ捻れ葉変異体の表現型解析

水稻扭曲叶突变体的显微CT表型分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
新田　純矢;安井　典久;堤　尚孝;山下　敦子;曵地究岡田脩平徳山芳樹高牟禮逸郎貴島祐治小出陽平;小出陽平;岡田脩平曵地究徳山芳樹小出陽平貴島祐治高牟禮逸郎
通讯作者：
岡田脩平曵地究徳山芳樹小出陽平貴島祐治高牟禮逸郎

野生イネ分げつの頂端-基部軸まわりの回転運動に関する時系列三次元解析

茭白分蘖绕顶底轴旋转运动的时间序列三维分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
新田　純矢;安井　典久;堤　尚孝;山下　敦子;曵地究岡田脩平徳山芳樹高牟禮逸郎貴島祐治小出陽平;小出陽平;岡田脩平曵地究徳山芳樹小出陽平貴島祐治高牟禮逸郎;徳山芳樹串田栞理曵地究貴島祐治小出陽平;串田栞理徳山芳樹貴島祐治小出陽平
通讯作者：
串田栞理徳山芳樹貴島祐治小出陽平

フォトグラメトリを利用した野生イネ草姿の三次元解析

利用摄影测量技术对野生稻草外观进行三维分析