2024/12/21 更新

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タナカ ユウ
田中 佑
Tanaka Yu
所属
環境生命自然科学学域 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(農学) ( 2011年3月   京都大学 )

研究分野

  • 環境・農学 / 作物生産科学

 

論文

  • <scp>C4</scp> monocots and <scp>C4</scp> dicots exhibit rapid photosynthetic induction response in contrast to <scp>C3</scp> plants 査読

    Keiichiro Tanigawa, Qu Yuchen, Naoya Katsuhama, Kazuma Sakoda, Yu Wakabayashi, Yu Tanaka, Rowan Sage, Tracy Lawson, Wataru Yamori

    Physiologia Plantarum   176 ( 4 )   2024年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Considering the prevalence of ever‐changing conditions in the natural world, investigation of photosynthetic responses in C4 plants under fluctuating light is needed. Here, we studied the effect of dynamic illumination on photosynthesis in totally 10 C3, C3–C4 intermediate, C4‐like and C4 dicots and monocots at CO2 concentrations of 400 and 800 μmol mol−1. C4 and C4‐like plants had faster photosynthetic induction and light‐induced stomatal dynamics than C3 plants at 400 μmol mol−1, but not at 800 μmol mol−1 CO2, at which the CO2 supply rarely limits photosynthesis. C4 and C4‐like plants had a higher water use efficiency than C3 plants at both CO2 concentrations. There were positive correlations between photosynthetic induction and light‐induced stomatal response, together with CO2 compensation point, which was a parameter of the CO2‐concentrating mechanism of C4 photosynthesis. These results clearly show that C4 photosynthesis in both monocots and dicots adapts to fluctuating light conditions more efficiently than C3 photosynthesis. The rapid photosynthetic induction response in C4 plants can be attributed to the rapid stomatal dynamics, the CO2‐concentrating mechanism or both.

    DOI: 10.1111/ppl.14431

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  • イネ個葉の光合成誘導反応に関わるQTL: qRaise1 の生理的作用メカニズムの解明

    依岡 英伸, 谷吉 和貴, 安達 俊輔, 山内 卓樹, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会講演会要旨集   257   15 - 15   2024年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.257.0_15

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  • イネ品種「愛国もち」の迅速な光合成誘導とその生理的要因―誘導前光強度と暗処理時間に着目して―

    川口 喜暉, 本田 爽太郎, 谷吉 和貴, 大川 泰一郎, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   257   18 - 18   2024年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.257.0_18

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  • イネ品種「愛国もち」/「日本晴」組換え自殖系統群を用いた光合成誘導関連形質のQTL解析

    川口 喜暉, 本田 爽太郎, 谷口 亮太, 谷吉 和貴, 千装 公樹, 大川 泰一郎, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会関東談話会報   39   44 - 45   2024年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会関東談話会  

    DOI: 10.20768/jcskantod.39.0_44

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  • Genome-wide association study of leaf photosynthesis using a high-throughput gas exchange system in rice 査読

    Sotaro Honda, Ayumu Imamura, Yoshiaki Seki, Koki Chigira, Marina Iwasa, Kentaro Hayami, Tomohiro Nomura, Satoshi Ohkubo, Taiichiro Ookawa, Atsushi J. Nagano, Makoto Matsuoka, Yu Tanaka, Shunsuke Adachi

    Photosynthesis Research   159 ( 1 )   17 - 28   2023年12月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s11120-023-01065-3

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s11120-023-01065-3/fulltext.html

  • 葉のCO2同化速度の簡便迅速測定システムの開発

    本田 爽太郎, 大久保 智司, 新家 寿建, 秋山 重之, 青木 直史, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会紀事   92 ( 4 )   289 - 299   2023年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    野外に生育する植物の葉のCO2同化速度を評価する方法は,専用のガス交換測定装置を持ち運び,測定対象葉を同化箱に挟んで数分間の待機を繰り返すことが一般的である.これには時間,労力,コストを要するため,1度の実験で測定できるサンプル数には限りがあった.そこで筆者らは,新型の赤外線ガス分析機構を搭載した新たなCO2同化速度測定装置MIC-100を開発した.閉鎖系測定装置であるMIC-100は,一般的に使用される開放系測定装置に比べて葉1枚あたりの測定時間を約1/7に短縮し,かつ強光条件下では開放系測定装置と同様の測定値を示した.さらに筆者らは,野外圃場で栽培したイネの光合成測定をより簡便化・迅速化するため,アシストスーツによる測定者の身体的負担の軽減策ならびに市販のドキュメントスキャナを利用した効率的な葉面積計測手法を考案した.これら一連の測定システムによって過去に例を見ない大規模な光合成測定実験が可能となり,イネ遺伝資源の多様性解析や多数のイネ系統の時系列解析などを実施できるようになった.MIC-100とその関連技術は,様々な植物の光合成研究や,作物の生育管理等へ活用されることが期待される.

    DOI: 10.1626/jcs.92.289

    CiNii Books

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I033254766

  • Deep learning enables instant and versatile estimation of rice yield using ground-based RGB images 査読 国際誌

    Yu Tanaka, Tomoya Watanabe, Keisuke Katsura, Yasuhiro Tsujimoto, Toshiyuki Takai, Takashi Sonam, Tashi Tanaka, Kensuke Kawamura, Hiroki Saito, Koki Homma, Salifou Goube Mairoua, Kokou Ahouanton, Ali Ibrahim, Kalimuthu Senthilkumar, Vimal Kumar Semwal, Edurado Graterol Matute, Edgar Corredor, Raafat El-Namaky, Norbie L. Manigbas, Edurado Jimmy, P. Quilang, Yu Iwahashi, Kota Nakajima, Eisuke Takeuchi, Kazuki Saito

    Plant Phenomics   2023年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.34133/plantphenomics.0073

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  • 多収水稲品種北陸 193 号の乾物生産・個葉光合成特性の解析

    近藤 俊樹, 池田 祐麻, 大川 泰一郎, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   255   132 - 132   2023年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.255.0_132

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  • Biomass estimation of World rice (Oryza sativa L.) core collection based on the convolutional neural network and digital images of canopy 査読

    Kota Nakajima, Yu Tanaka, Keisuke Katsura, Tomoaki Yamaguchi, Tomoya Watanabe, Tatsuhiko Shiraiwa

    Plant Production Science   26 ( 2 )   187 - 196   2023年

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Above-ground biomass (AGB) is an important indicator of crop productivity. Destructive measurements of AGB incur huge costs, and most non-destructive estimations cannot be applied to diverse cultivars having different canopy architectures. This insufficient access to AGB data has potentially limited improvements in crop productivity. Recently, a deep learning technique called convolutional neural network (CNN) has been applied to estimate crop AGB due to its high capacity for digital image recognition. However, the versatility of the CNN-based AGB estimation for diverse cultivars is still unclear. We established and evaluated a CNN-based estimation method for rice AGB using digital images with 59 diverse cultivars which were mostly in World Rice Core Collection. Across two years at two locations, we took 12,183 images of 59 cultivars with commercial digital cameras and manually obtained their corresponding AGB. The CNN model was established by using 28 cultivars and showed high accuracy (R2 = 0.95) to the test dataset. We further evaluated the performance of the CNN model by using 31 cultivars, which were not in the model establishment. The CNN model successfully estimated AGB when the observed AGB was lesser than 924 g m−2 (R2 = 0.87), whereas it underestimated AGB when the observed AGB was greater than 924 g m−2 (R2 = 0.02). This underestimation might be improved by adding training data with a greater AGB in further study. The present study indicates that this CNN-based estimation method is highly versatile and could be a practical tool for monitoring crop AGB in diverse cultivars.

    DOI: 10.1080/1343943X.2023.2210767

    Scopus

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  • 異なる光強度条件における光合成誘導のイネ品種間差異

    川口 喜暉, 本田 爽太郎, 谷吉 和貴, 大川 泰一郎, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会関東談話会報   38   56 - 57   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会関東談話会  

    DOI: 10.20768/jcskantod.38.0_56

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  • Anisohydric characteristics of a rice genotype 'ARC 11094' contribute to increased photosynthetic carbon fixation in response to high light. 査読 国際誌

    Kazuki Taniyoshi, Yu Tanaka, Shunsuke Adachi, Tatsuhiko Shiraiwa

    Physiologia plantarum   174 ( 6 )   e13825   2022年11月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Photosynthetic induction, which is the response of the CO2 assimilation rate to a stepwise increase in light intensity, potentially affects plant carbon gain and crop productivity in field environments. Although natural variations in photosynthetic induction are determined by CO2 supply and its fixation, detailed factors, especially CO2 supply, are unclear. This study investigated photosynthesis at steady and non-steady states in three rice (Oryza sativa L.) genotypes: ARC 11094, Takanari and Koshihikari. Stomatal traits and water relations in the plants were evaluated to characterise CO2 supply. Photosynthetic induction in ARC 11094 and Takanari was superior to that in Koshihikari owing to an efficient CO2 supply. The CO2 supply in Takanari is attributed to its high stomatal density, small guard cell length and extensive root mass, whereas that in ARC 11094 is attributed to its high stomatal conductance per stoma and stomatal opening in leaves with insufficient water (i.e., anisohydric stomatal behaviour). Our results suggest that there are various mechanisms for realising an efficient CO2 supply during the induction response. These characteristics can be useful for improving photosynthetic induction and, thus, crop productivity in field environments in future breeding programmes.

    DOI: 10.1111/ppl.13825

    PubMed

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  • Predicting rice (Oryza sativa L.) canopy temperature difference and estimating its environmental response in two rice cultivars, ‘Koshihikari’ and ‘Takanari’, based on a neural network 査読

    Rintaro Kondo, Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa

    Plant Production Science   1 - 13   2022年7月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Informa UK Limited  

    DOI: 10.1080/1343943x.2022.2103003

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  • Analysis of Physiological Variations and Genetic Architecture for Photosynthetic Capacity of Japanese Soybean Germplasm

    Mohammad Jan Shamim, Akito Kaga, Yu Tanaka, Hiroshi Yamatani, Tatsuhiko Shiraiwa

    Frontiers in Plant Science   13   2022年6月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    The culmination of conventional yield improving parameters has widened the margin between food demand and crop yield, leaving the potential yield productivity to be bridged by the manipulation of photosynthetic processes in plants. Efficient strategies to assess photosynthetic capacity in crops need to be developed to identify suitable targets that have the potential to improve photosynthetic efficiencies. Here, we assessed the photosynthetic capacity of the Japanese soybean mini core collection (GmJMC) using a newly developed high-throughput photosynthesis measurement system “MIC-100” to analyze physiological mechanisms and genetic architecture underpinning photosynthesis. K-means clustering of light-saturated photosynthesis (Asat) classified GmJMC accessions into four distinct clusters with Cluster2 comprised of highly photosynthesizing accessions. Genome-wide association analysis based on the variation of Asat revealed a significant association with a single nucleotide polymorphism (SNP) on chromosome 17. Among the candidate genes related to photosynthesis in the genomic region, variation in expression of a gene encoding G protein alpha subunit 1 (GPA1) showed a strong correlation (r = 0.72, p &amp;lt; 0.01) with that of Asat. Among GmJMC accessions, GmJMC47 was characterized by the highest Asat, stomatal conductance (gs), stomatal density (SDensity), electron transfer rate (ETR), and light use efficiency of photosystem II (Fv’/Fm′) and the lowest non-photochemical quenching [NPQ(t)], indicating that GmJMC47 has greater CO2 supply and efficient light-harvesting systems. These results provide strong evidence that exploration of plant germplasm is a useful strategy to unlock the potential of resource use efficiencies for photosynthesis.

    DOI: 10.3389/fpls.2022.910527

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  • Towards improved dynamic photosynthesis in C3 crops by utilizing natural genetic variation

    Kazuma Sakoda, Shunsuke Adachi, Wataru Yamori, Yu Tanaka

    Journal of Experimental Botany   73 ( 10 )   3109 - 3121   2022年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    Under field environments, fluctuating light conditions induce dynamic photosynthesis, which affects carbon gain by crop plants. Elucidating the natural genetic variations among untapped germplasm resources and their underlying mechanisms can provide an effective strategy to improve dynamic photosynthesis and, ultimately, improve crop yields through molecular breeding approaches. In this review, we first overview two processes affecting dynamic photosynthesis, namely (i) biochemical processes associated with CO2 fixation and photoprotection and (ii) gas diffusion processes from the atmosphere to the chloroplast stroma. Next, we review the intra- and interspecific variations in dynamic photosynthesis in relation to each of these two processes. It is suggested that plant adaptations to different hydrological environments underlie natural genetic variation explained by gas diffusion through stomata. This emphasizes the importance of the coordination of photosynthetic and stomatal dynamics to optimize the balance between carbon gain and water use efficiency under field environments. Finally, we discuss future challenges in improving dynamic photosynthesis by utilizing natural genetic variation. The forward genetic approach supported by high-throughput phenotyping should be introduced to evaluate the effects of genetic and environmental factors and their interactions on the natural variation in dynamic photosynthesis.

    DOI: 10.1093/jxb/erac100

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    その他リンク: https://academic.oup.com/jxb/article-pdf/73/10/3109/43802194/erac100.pdf

  • Drought stress reduces crop carbon gain due to delayed photosynthetic induction under fluctuating light conditions

    Kazuma Sakoda, Kazuki Taniyoshi, Wataru Yamori, Yu Tanaka

    Physiologia Plantarum   174 ( 1 )   2022年1月

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    担当区分:最終著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1111/ppl.13603

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/ppl.13603

  • MIC-100, a new system for high-throughput phenotyping of instantaneous leaf photosynthetic rate in the field. 国際誌

    Yu Tanaka, Kazuki Taniyoshi, Ayumu Imamura, Ryo Mukai, Shun Sukemura, Kazuma Sakoda, Shunsuke Adachi

    Functional plant biology : FPB   2021年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Photosynthesis occurs mainly in plant leaves and is a fundamental process in the global carbon cycle and in crop production. The exploitation of natural genetic variation in leaf photosynthetic capacity is a promising strategy to meet the increasing demand for crops. The present study reports the newly developed photosynthesis measurement system 'MIC-100,' with a higher throughput for measuring instantaneous photosynthetic rate in the field. MIC-100 is established based on the closed system and directly detects the CO2 absorption in the leaf chamber. The reproducibility, accuracy, and measurement throughput of MIC-100 were tested using soybean (Glycine max L. (Merr.)) and rice (Oryza sativa L.) grown under field conditions. In most cases, the coefficient of variance (CV) for repeated-measurements of the same leaf was less than 0.1. The photosynthetic rates measured with the MIC-100 model showed a significant correlation (R2 = 0.93-0.95) with rates measured by a widely used gas-exchange system. The measurement throughput of the MIC-100 is significantly greater than that of conventional open gas-exchange systems under field conditions. Although MIC-100 solely detects the instantaneous photosynthetic rate under a given environment, this study demonstrated that the MIC-100 enables the rough evaluation of leaf photosynthesis within the large-scale plant populations grown in the field.

    DOI: 10.1071/FP21029

    PubMed

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  • Continuous estimation of rice (Oryza sativa (L.)) canopy transpiration realized by modifying the heat balance model 査読

    Rintaro Kondo, Yu Tanaka, Hiroto Katayama, Koki Homma, Tatsuhiko Shiraiwa

    Biosystems Engineering   204   294 - 303   2021年4月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2021.01.016

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  • Drought stress imposes reversible photosynthetic damage under fluctuating light conditions in crops

    Kazuma Sakoda, Kazuki Taniyoshi, Wataru Yamori, Yu Tanaka

    2021年2月

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    担当区分:最終著者   出版者・発行元:Authorea, Inc.  

    <p id="p1">Drought stress is a major limiting factor for crop growth and yield.
    Water availability in the field can cyclically change between drought
    and rewatering conditions, depending on precipitation patterns.
    Concurrently, light intensity under field conditions can fluctuate,
    inducing dynamic photosynthesis and transpiration during crop growth
    period. The present study aimed to characterize carbon gain and water
    use in fluctuating light under drought and rewatering conditions by
    conducting gas exchange measurements in two major crops, namely rice and
    soybean. In both crops, drought stress reduced steady-state
    photosynthesis and/or photosynthetic capacity, and delayed
    photosynthetic induction even when it had relatively small impact on
    photosynthetic capacity, suggesting that the drought effects on
    photosynthesis should be evaluated based on induction, maximum, and
    steady states. This delayed photosynthetic induction resulted in a
    substantial loss of carbon gain under fluctuating light conditions,
    which can be a limiting factor for crop growth and yield in the field.
    Meanwhile, rewatering after drought conditions completely recovered
    photosynthetic capacity and induction in both crops, whereas drought
    experience would be memorized to slow down the stomatal opening.
    Therefore, the stability of photosynthetic induction can be a promising
    target to improve drought tolerance during crop breeding in the future.

    DOI: 10.22541/au.161281464.49728392/v1

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  • Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata 査読

    Mohammad Jan Shamim, Yu Tanaka, Kazuma Sakoda, Tatsuhiko Shiraiwa, Randall L. Nelson

    Plant Production Science   24 ( 1 )   109 - 117   2021年1月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Informa UK Limited  

    The enhancement of leaf photosynthesis is an enticing aspect for increasing crop seed yield. Using wild-related species in soybean breeding can be a potential source to enhance leaf photosynthesis. Two backcross-derived progenies of soybean (Glycine max) withGlycine tomentellaHayata were evaluated in terms of gas exchange, biomass, and seed yield. The gas exchange parameters along with Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) content, and leaf nitrogen content (LNC) were measured from flowering stage up to seed initiation stage. Results revealed significant increases ofnet photosynthetic rate (P-n), mesophyll activity(P-n/C-i), seed yield, and total aboveground dry weight (TDW) in progenies relative to Dwight. We observed significantly higher specific leaf weight (SLW) in progenies and was strongly correlated withP(n)(r = 0.86***). There was no significant difference between Dwight and the progenies instomatal conductance(g(s)), but Dwight, in fact, had higherintercellular CO(2)concentrations(C-i). It indicates that increases inP(n)were associated with improvedP(n)/C-i. These findings suggest the potential use of soybean wild relatives in breeding to enhance soybean leaf photosynthesis.

    DOI: 10.1080/1343943x.2020.1807369

    Web of Science

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  • Higher Stomatal Density Improves Photosynthetic Induction and Biomass Production in Arabidopsis Under Fluctuating Light 査読 国際誌

    Kazuma Sakoda, Wataru Yamori, Tomoo Shimada, Shigeo S. Sugano, Ikuko Hara-Nishimura, Yu Tanaka

    Frontiers in Plant Science   11   589603 - 589603   2020年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    Stomatal density (SD) is closely associated with photosynthetic and growth characteristics in plants. In the field, light intensity can fluctuate drastically within a day. The objective of the present study is to examine how higher SD affects stomatal conductance (g
    s
    ) and CO2 assimilation rate (A) dynamics, biomass production and water use under fluctuating light. Here, we compared the photosynthetic and growth characteristics under constant and fluctuating light among three lines of Arabidopsis thaliana (L.): the wild type (WT), STOMAGEN/EPFL9-overexpressing line (ST-OX), and EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 1 knockout line (epf1). ST-OX and epf1 showed 268.1 and 46.5% higher SD than WT (p < 0.05). Guard cell length of ST-OX was 10.0% lower than that of WT (p < 0.01). There were no significant variations in gas exchange parameters at steady state between WT and ST-OX or epf1, although these parameters tended to be higher in ST-OX and epf1 than WT. On the other hand, ST-OX and epf1 showed faster A induction than WT after step increase in light owing to the higher g
    s
    under initial dark condition. In addition, ST-OX and epf1 showed initially faster g
    s
    induction and, at the later phase, slower g
    s
    induction. Cumulative CO2 assimilation in ST-OX and epf1 was 57.6 and 78.8% higher than WT attributable to faster A induction with reduction of water use efficiency (WUE). epf1 yielded 25.6% higher biomass than WT under fluctuating light (p < 0.01). In the present study, higher SD resulted in faster photosynthetic induction owing to the higher initial g
    s
    . epf1, with a moderate increase in SD, achieved greater biomass production than WT under fluctuating light. These results suggest that higher SD can be beneficial to improve biomass production in plants under fluctuating light conditions.

    DOI: 10.3389/fpls.2020.589603

    PubMed

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  • Genetic variation in the photosynthetic induction response in rice (Oryza sativa L.) 査読

    Kazuki Taniyoshi, Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa

    Plant Production Science   23 ( 4 )   513 - 521   2020年10月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Informa UK Limited  

    DOI: 10.1080/1343943x.2020.1777878

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  • Rice Cultivar Takanari Has Higher Photosynthetic Performance Under Fluctuating Light Than Koshihikari, Especially Under Limited Nitrogen Supply and Elevated CO2 査読

    Satoshi Ohkubo, Yu Tanaka, Wataru Yamori, Shunsuke Adachi

    Frontiers in Plant Science   11   2020年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    Plants in the field experience dynamic changes of sunlight rather than steady-state irradiation. Therefore, increasing the photosynthetic rate of an individual leaf under fluctuating light is essential for improving crop productivity. The high-yieldingindicarice (Oryza sativaL.) cultivar Takanari is considered a potential donor of photosynthesis genes because of its higher steady-state photosynthesis at both atmospheric and elevated CO(2)concentrations than those of several Japanese commercial cultivars, including Koshihikari. Photosynthetic induction after a sudden increase in light intensity is faster in Takanari than in Koshihikari, but whether the daily carbon gain of Takanari outperforms that of Koshihikari under fluctuating light in the field is unclear. Here we report that Takanari has higher non-steady-state photosynthesis, especially under low nitrogen (N) supply, than Koshihikari. In a pot experiment, Takanari had greater leaf carbon gain during the initial 10 min after a sudden increase in irradiation and higher daily CO(2)assimilation under simulated natural fluctuating light, at both atmospheric (400 ppm) and elevated (800 ppm) CO(2)concentrations. The electron transport rate during a day under field conditions with low N supply was also higher in Takanari than in Koshihikari. Although the advantages of Takanari were diminished under high N supply, photosynthetic N use efficiency was consistently higher in Takanari than in Koshihikari, under both low and high N supply. This study demonstrates that Takanari is a promising donor parent to use in breeding programs aimed at increasing CO(2)assimilation in a wide range of environments, including future higher CO(2)concentrations.

    DOI: 10.3389/fpls.2020.01308

    Web of Science

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  • Leaf and Canopy Transpiration of Rice Heading Gene hd3a Mutant 査読

    Yu Iwahashi, Yu Tanaka, Koki Homma, Hiroki Saito, Yutaka Okumoto, Tatsuhiko Shiraiwa

    Japanese Journal of Crop Science   89 ( 3 )   218 - 223   2020年7月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Crop Science Society of Japan  

    DOI: 10.1626/jcs.89.218

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  • Two novel quantitative trait loci affecting the variation in leaf photosynthetic capacity among soybeans. 査読 国際誌

    Kazuma Sakoda, Akito Kaga, Yu Tanaka, Seita Suzuki, Kenichiro Fujii, Masao Ishimoto, Tatsuhiko Shiraiwa

    Plant science : an international journal of experimental plant biology   291   110300 - 110300   2020年2月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    There is a large variation in CO2 assimilation rate per unit of leaf area (A) within or among crop species, which can be exploited to improve A by elucidating the mechanisms underlying such variation. The objective of the present study is to elucidate the genetic factors affecting the variation in leaf photosynthetic capacity among soybeans. Here, we conducted field experiments over three years, using Enrei, a leading variety in Japan, Peking, a landrace from China and the chromosome segment substitution lines derived from their progenies. The gas exchange measurements were conducted to evaluate A among soybean. Peking showed higher A than Enrei after the flowering in all the years. The genetic analysis identified two novel quantitative trait loci (QTLs) related to variation in A, which were located on chromosome 13 (qLPC13) and 20 (qLPC20). The Peking allele at qLPC13 increased A by 8.3 % in the Enrei genetic background, while the Peking allele at qLPC20 decreased A by 15.3 %. The present study is the first report on QTLs affecting a genotypic variation in leaf photosynthetic capacity among field-grown soybeans. The identification of the causal genes in these QTLs can provide a novel strategy to enhance leaf photosynthetic capacity with soybean breeding.

    DOI: 10.1016/j.plantsci.2019.110300

    PubMed

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  • High-yielding rice Takanari has superior photosynthetic response under fluctuating light to a commercial rice Koshihikari. 査読

    Adachi S, Tanaka Y, Miyagi A, Kashima M, Tezuka A, Toya Y, Kobayashi S, Ohkubo S, Shimizu H, Kawai-Yamada M, Sage RF, Nagano AJ, Yamori W

    Journal of experimental botany   70 ( 19 )   5287 - 5297   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jxb/erz304

    Web of Science

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    その他リンク: http://academic.oup.com/jxb/article-pdf/70/19/5287/30152701/erz304.pdf

  • Natural genetic variation of the photosynthetic induction response to fluctuating light environment. 査読

    Tanaka Y, Adachi S, Yamori W

    Current opinion in plant biology   49   52 - 59   2019年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1016/j.pbi.2019.04.010

    PubMed

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  • Genetic Diversity in Stomatal Density among Soybeans Elucidated Using High-throughput Technique Based on an Algorithm for Object Detection 査読 国際誌

    Scientific Reports   9 ( 1 )   7610 - 7610   2019年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41598-019-44127-0

    PubMed

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  • Consortia of anti-nematode fungi and bacteria in the rhizosphere of soybean plants attacked by root-knot nematodes 査読

    Hirokazu Toju, Yu Tanaka

    Royal Society Open Science   6 ( 3 )   2019年5月

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    担当区分:最終著者  

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  • Activation State of Rubisco Decreases with the Nitrogen accumulation during the Reproductive Stage in Soybean [Glycine max (L.) Merr.] 査読

    Kazuma Sakoda, Seita Suzuki, Hiroshi Fukayama, Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa

    Photosynthetica   2018年

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Identification of large variation in the photosynthetic induction response among 37 soybean [Glycine max (L.) Merr.] genotypes that is not correlated with steady-state photosynthetic capacity 査読

    M. A. Soleh, Y. Tanaka, S. Y. Kim, S. C. Huber, K. Sakoda, T. Shiraiwa

    PHOTOSYNTHESIS RESEARCH   131 ( 3 )   305 - 315   2017年3月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    Irradiance continuously fluctuates during the day in the field. The speed of the induction response of photosynthesis in high light affects the cumulative carbon gain of the plant and could impact growth and yield. The photosynthetic induction response and its relationship with the photosynthetic capacity under steady-state conditions (P (max)) were evaluated in 37 diverse soybean [Glycine max (L.) Merr.] genotypes. The induction response of leaf photosynthesis showed large variation among the soybean genotypes. After 5 min illumination with strong light, genotype NAM23 had the highest leaf photosynthetic rate of 33.8 A mu mol CO2 m(-2) s(-1), while genotype NAM12 showed the lowest rate at 4.7 A mu mol CO2 m(-2) s(-1). Cumulative CO2 fixation (CCF) during the first 5 min of high light exposure ranged from 5.5 mmol CO2 m(-2) for NAM23 to 0.81 mmol CO2 m(-2) for NAM12. The difference in the induction response among genotypes was consistent throughout the growth season. However, there was no significant correlation between CCF and P (max) among genotypes suggesting that different mechanisms regulate P (max) and the induction response. The observed variation in the induction response was mainly attributed to ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) activation, but soybean lines differing in the induction response did not differ in the leaf content of Rubisco activase alpha- and beta-proteins. Future studies will be focused on identifying molecular determinants of the photosynthetic induction response and determining whether this trait could be an important breeding target to achieve improved growth of soybeans in the field.

    DOI: 10.1007/s11120-016-0323-1

    Web of Science

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  • Genetic and Physiological Diversity in the Leaf Photosynthetic Capacity of Soybean 査読

    Kazuma Sakoda, Yu Tanaka, Stephen P. Long, Tatsuhiko Shiraiwa

    CROP SCIENCE   56 ( 5 )   2731 - 2741   2016年9月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CROP SCIENCE SOC AMER  

    Enhancement of leaf photosynthetic capacity can lead to greater biomass productivity in crop plants. Targets for improving leaf photosynthetic capacity in soybean [Glycine max (L.) Merr.], however, remain to be elucidated. The objective of this study was to identify the physiological and morphological factors underlying the diverse photosynthetic capacities of different soybean genotypes. Light-saturated CO2 assimilation rates ranged from 18.1 to 27.6. mol m(-2) s(-1) under controlled conditions among 34 genotypes. PI 594409 A (Line no. 13) and PI 603911 C (Line no. 14) showed extremely high photosynthetic rates. Line no. 14 consistently showed greater photosynthetic rates than other lines under field conditions and reached 34.8. mol m(-2) s(-1), which was 11% greater than that of a reference genotype, Tachinagaha. The analysis of the CO2 response curve of Line no. 14 showed greater CO2 fixation activity, represented by the maximum rates of carboxylation (Vc(max)) and electron transport (J(max)). The leaf ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) content of Line no. 14 tended to be higher than that of other lines, which is suggested to contribute to high CO2 fixation activity. We attribute the high photosynthetic capacity that was observed among soybean genotypes to high CO2 fixation activity.

    DOI: 10.2135/cropsci2016.02.0122

    Web of Science

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  • Factors underlying genotypic differences in the induction of photosynthesis in soybean [Glycine max (L.) Merr.] 査読

    Mochamad Arief Soleh, Yu Tanaka, Yuko Nomoto, Yu Iwahashi, Keiichiro Nakashima, Yasuko Fukuda, Stephen P. Long, Tatsuhiko Shiraiwa

    PLANT CELL AND ENVIRONMENT   39 ( 3 )   685 - 693   2016年3月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Crop leaves are subject to continually changing light levels in the field. Photosynthetic efficiency of a crop canopy and productivity will depend significantly on how quickly a leaf can acclimate to a change. One measure of speed of response is the rate of photosynthesis increase toward its steady state on transition from low to high light. This rate was measured for seven genotypes of soybean [ Glycine max ( L.) Merr.]. After 10 min of illumination, cultivar `UA4805' ( UA) had achieved a leaf photosynthetic rate ( Pn) of 23.2 mu mol center dot m-2 center dot s-1, close to its steady- state rate, while the slowest cultivar `Tachinagaha' ( Tc) had only reached 13.0 mu mol center dot m - 2 center dot s - 1 and was still many minutes from obtaining steady state. This difference was further investigated by examining induction at a range of carbon dioxide concentrations. Applying a biochemical model of limitations to photosynthesis to the responses of Pn to intercellular CO2 concentration ( Ci), it was found that the speed of apparent in vivo activation of ribulose- 1: 5- bisphosphate carbo xylase/ oxygenase ( Rubisco) was responsible for this difference. Sequence analysis of the Rubisco activase gene revealed single nucleotide polymorphisms that could relate to this difference. The results show a potential route for selection of cultivars with increased photosynthetic efficiency in fluctuating light.

    DOI: 10.1111/pce.12674

    Web of Science

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  • Yield and dry matter productivity of Japanese and US soybean cultivars 査読

    Kawasaki, Y, Y. Tanaka, K. Katsura, L. C. Purcell, T. Shiraiwa

    Plant Prod. Sci.   19   257–266 - 266   2016年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Taylor and Francis Ltd.  

    The difference in yields of cultivars may be causing difference in soybean yield between Japan and the USA. The objective of this study was to identify the effect of the cultivar on dry matter production and to reveal the key factors causing the differences in yield by focusing utilization of solar radiation in recent Japanese and US soybean cultivars. Field experiments were conducted during two seasons in Takatsuki, Japan (34°50′), and in a single season in Fayetteville (36°04′), AR, USA. Five Japanese and 10 US cultivars were observed under near-optimal conditions in order to achieve yields as close to their physiological potential as possible. The seed yield and total aboveground dry matter (TDM) were measured at maturity as long as radiation was intercepted by the canopy. The seed yield ranged from 3.10t ha−1 to 5.91t ha−1. Throughout the three environments, the seed yield of US cultivars was significantly higher than that of Japanese cultivars. The seed yield correlated with the TDM rather than the HI with correlation coefficients from.519 to.928 for the TDM vs..175 to.800 for the HI, for each of the three environments. The higher TDM of US cultivars was caused by a higher radiation use efficiency rather than higher total intercepted radiation throughout the three environments. The seasonal change in the TDM observed in four cultivars indicated that dry matter productivity was different between cultivars, specifically during the seed-filling period.

    DOI: 10.1080/1343943X.2015.1133235

    CiNii Article

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  • 個葉ガス交換測定とその応用 査読

    日本作物学会紀事   85 ( 3 )   339 - 346   2016年

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1626/jcs.85.339

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  • Response of the leaf photosynthetic rate to available nitrogen in erect panicle-type rice (Oryza sativa L.) cultivar, Shennong265 査読

    Chihiro Urairi, Yu Tanaka, Yoshihiro Hirooka, Koki Homma, Zhengjin Xu, Tatsuhiko Shiraiwa

    PLANT PRODUCTION SCIENCE   19 ( 3 )   420 - 426   2016年

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    Increasing the yield of rice per unit area is important because of the demand from the growing human population in Asia. A group of varieties called erect panicle-type rice (EP) achieves very high yields under conditions of high nitrogen availability. Little is known, however, regarding the leaf photosynthetic capacity of EP, which may be one of the physiological causes of high yield. We analyzed the factors contributing to leaf photosynthetic rate (P-n) and leaf mesophyll anatomy of Nipponbare, Takanari, and Shennong265 (a EP type rice cultivar) varieties subjected to different nitrogen treatments. In the field experiment, P-n of Shennong265 was 33.8 mu mol m(-2) s(-1) in the high-N treatment, and was higher than that of the other two cultivars because of its high leaf nitrogen content (LNC) and a large number of mesophyll cells between the small vascular bundles per unit length. In Takanari, the relatively high value of P-n (31.5 mu mol m(-2) s(-1)) was caused by the high stomatal conductance (g s;.72 mol m(-2) s(-1)) in the high-N treatment. In the pot experiment, the ratio of P-n/C-i to LNC, which may reflect mesophyll conductance (g(m)), was 20-30% higher in Nipponbare than in Takanari or Shennong265 in the high N availability treatment. The photosynthetic performance of Shennong265 might be improved by introducing the greater ratio of P-n/C-i to LNC found in Nipponbare and greater stomatal conductance found in Takanari.

    DOI: 10.1080/1343943X.2016.1149037

    Web of Science

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  • Stability Verification of the Effects of Stem Determination and Earliness of Flowering on Green Stem Disorder of Soybean against Genetic Background and Environment 査読

    Fujii Kenichiro, Kato Shin, Sayama Takashi, Tanaka Yu, Nakazaki Tetsuya, Ishimoto Masao, Shiraiwa Tatsuhiko

    PLANT PRODUCTION SCIENCE   18 ( 2 )   166 - 179   2015年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1626/pps.18.166

    Web of Science

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  • Biomass production and yield of soybean grown under converted paddy fields with excess water during the early growth stage 査読

    Bajgain, R, Kawasaki, Y, Akamatsu, Y, Tanaka, Y, Kawamura, H, Katsura, K, Shiraiwa, T

    Field Crops Research   180   221 - 227   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.fcr.2015.06.010

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  • A major and stable QTL associated with seed weight in soybean across multiple environments and genetic backgrounds 査読

    Shin Kato, Takashi Sayama, Kenichiro Fujii, Setsuzo Yumoto, Yuhi Kono, Tae-Young Hwang, Akio Kikuchi, Yoshitake Takada, Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa, Masao Ishimoto

    THEORETICAL AND APPLIED GENETICS   127 ( 6 )   1365 - 1374   2014年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    We detected a QTL for single seed weight in soybean that was stable across multiple environments and genetic backgrounds with the use of two recombinant inbred line populations.
    Single seed weight (SSW) in soybean is a key determinant of both seed yield and the quality of soy food products, and it exhibits wide variation. SSW is under genetic control, but the molecular mechanisms of such control remain unclear. We have now investigated quantitative trait loci (QTLs) for SSW in soybean and have identified such a QTL that is stable across multiple environments and genetic backgrounds. Two populations of 225 and 250 recombinant inbred lines were developed from crosses between Japanese and US cultivars of soybean that differ in SSW by a factor of similar to 2, and these populations were grown in at least three different environments. A whole-genome panel comprising 304 simple sequence repeat (SSR) loci was applied to mapping in each population. We identified 15 significant QTLs for SSW dispersed among 11 chromosomes in the two populations. One QTL located between Sat_284 and Sat_292 on chromosome 17 was detected (3.6 &lt; LOD &lt; 14.1) in both populations grown in all environments. This QTL, tentatively designated qSw17-1, accounted for 9.4-20.9 % of phenotypic variation in SSW, with a dominant allele being associated with increased SSW. Given its substantial effect on SSW, qSw17-1 is an attractive target for positional cloning, and SSR markers closely associated with this locus may prove useful for marker-assisted selection for SSW control in soybean.

    DOI: 10.1007/s00122-014-2304-0

    Web of Science

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  • Leaf Photosynthesis and Its Genetic Improvement from the Perspective of Energy Flow and CO2 Diffusion 査読

    Yu Tanaka, Etsushi Kumagai, Youshi Tazoe, Shunsuke Adachi, Koki Homma

    PLANT PRODUCTION SCIENCE   17 ( 2 )   111 - 123   2014年4月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    Single-leaf photosynthesis is a fundamental process in plant biomass production, and is a major research topic in crop physiology This paper reviews the recent achievements of research on the physiological determinants of the photosynthetic capacity from the perspective of energy flow and CO2 diffusion. Measurement of chlorophyll fluorescence is a popular method to diagnose the function of photosystem II, and is useful to assess the susceptibility to photoinhibition and allocation of energy, which are keys to improving both stress resistance and photosynthetic productivity Mesophyll conductance (g(m)) is the conductance to CO2 diffusion from intercellular airspaces to the chloroplast, and was long thought to be determined by leaf anatomical properties. However, recent studies showed that environmental conditions affect g(m). It is possible that g(m) is affected by the gating of the CO2-permeable aquaporins (cooporins). Stomatal morphology is revealed to be an important factor affecting gas exchange both in crop plants and in Arabidapsis thaliana. The knowledge of the stomatal differentiation in Arabidopsis will be applicable to various crops. g(m), stomatal conductance (g(s)) and leaf nitrogen content are the main factors to cause difference in leaf photosynthesis among rice lines, and recent activities are conducted to find genes to manipulate these factors. Although the association of leaf photosynthesis with crop productivity still has a large 'missing link', these achievements strongly suggest that the leaf photosynthetic capacity can be genetically improved in crop species.

    DOI: 10.1626/pps.17.111

    Web of Science

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  • Enhancement of leaf photosynthetic capacity through increased stomatal density in Arabidopsis 査読

    Yu Tanaka, Shigeo S. Sugano, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura

    NEW PHYTOLOGIST   198 ( 3 )   757 - 764   2013年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Photosynthetic rate is determined by CO2 fixation and CO2 entry into the plant through pores in the leaf epidermis called stomata. However, the effect of increased stomatal density on photosynthetic rate remains unclear. This work investigated the effect of alteration of stomatal density on leaf photosynthetic capacity in Arabidopsis thaliana. Stomatal density was modulated by overexpressing or silencing STOMAGEN, a positive regulator of stomatal development. Leaf photosynthetic capacity and plant growth were examined in transgenic plants. Increased stomatal density in STOMAGEN-overexpressing plants enhanced the photosynthetic rate by 30% compared to wild-type plants. Transgenic plants showed increased stomatal conductance under ambient CO2 conditions and did not show alterations in the maximum rate of carboxylation, indicating that the enhancement of photosynthetic rate was caused by gas diffusion changes. A leaf photosynthesis-intercellular CO2 concentration response curve showed that photosynthetic rate was increased under high CO2 conditions in association with increased stomatal density. STOMAGEN overexpression did not alter whole plant biomass, whereas its silencing caused biomass reduction. Our results indicate that increased stomatal density enhanced leaf photosynthetic capacity by modulating gas diffusion. Stomatal density may be a target trait for plant engineering to improve photosynthetic capacity.

    DOI: 10.1111/nph.12186

    Web of Science

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  • ダイズ単収の日米地域差の拡大要因に関する作物学的調査‐視察報告(第2回)米国における圃場・作物管理‐ 査読

    白岩立彦, 桂圭祐, 島田信二, 川崎洋平, 村田資治, 本間香貴, 義平大樹, 田中朋之, 田中佑

    作物研究(作物学会近畿支部会報)   56   93 - 98   2011年

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  • Variability of Leaf Morphology and Stomatal Conductance in Soybean [Glycine max (L.) Merr.] Cultivars 査読

    Y. Tanaka, K. Fujii, T. Shiraiwa

    CROP SCIENCE   50 ( 6 )   2525 - 2532   2010年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CROP SCIENCE SOC AMER  

    Leaf epidermal structure is an important determinant of leaf gas exchange in soybeans [Glycine max (L) Merr.] and can be used as an indirect criterion for the selection of gas exchange traits. The objective of this study was to assess the genetic variation of leaf morphology among soybean cultivars and to examine how U.S. and Japanese cultivars differ with respect to gas exchange. Over 70 cultivars, including U.S. and Japanese soybean, were grown in the field over 2 yr to determine stomatal density, guard cell length, and potential stomatal conductance, along with other morphological leaf traits. Among cultivars, stomatal density ranged from 148 to 334 mm(-2). Large variation was found in potential stomatal conductance (g(p)), which was closely associated with stomatal conductance in the field for representative genotypes (r = 0.89, P &lt; 0.01). United States cultivars had larger g(p) values than Japanese and other Asian cultivars. This potential may give a physiological and morphological basis for the greater productivity observed in U.S. cultivars. On the other hand, PI 416937 showed lower stomatal conductance, which is consistent with the ability to conserve water. This study indicates the importance of leaf structure in determining gas exchange and suggests that these characteristics may be optimized to enhance dry matter productivity and water use.

    DOI: 10.2135/cropsci2010.02.0058

    Web of Science

    J-GLOBAL

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  • Stem growth habit affects leaf morphology and gas exchange traits in soybean 査読

    Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa

    ANNALS OF BOTANY   104 ( 7 )   1293 - 1299   2009年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    The stem growth habit, determinate or indeterminate, of soybean, Glycine max, varieties affects various plant morphological and developmental traits. The objective of this study is to identify the effect of stem growth habit in soybean on the stomatal conductance of single leaves in relation to their leaf morphology in order to better understand the ecological and agronomic significance of this plant trait.
    The stomatal conductance of leaves on the main stem was measured periodically under favourable field conditions to evaluate g(max), defined as the maximum stomatal conductance at full leaf expansion, for four varieties of soybean and their respective determinate or indeterminate near isogenic lines (NILs). Leaf morphological traits including stomatal density, guard cell length and vein density were also measured.
    The value of g(max) ranged from 0 center dot 383 to 0 center dot 754 mol H(2)O m(-2) s(-1) across all the genotypes for both years. For the four pairs of varieties, the indeterminate lines exhibited significantly greater g(max), stomatal density, numbers of epidermal cells per unit area and total vein length per unit area than their respective determinate NILs in both years. The guard cell length, leaf mass per area and single leaf size all tended to be greater in the determinate types. The variation of g(max) across genotypes and years was well explained by the product of stomatal density and guard cell length (r = 0 center dot 86, P &lt; 0 center dot 01).
    The indeterminate stem growth habit resulted in a greater maximum stomatal conductance for soybean than the determinate habit, and this was attributed to the differences in leaf structure. This raises the further hypothesis that the difference in stem growth habit results in different water use characteristics of soybean plants in the field. Stomatal conductance under favourable conditions can be modified by leaf morphological traits.

    DOI: 10.1093/aob/mcp240

    Web of Science

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  • Leaf gas exchange activity in soybean as related to leaf traits and stem growth habit 査読

    Y. Tanaka, T. Shiraiwa, A. Nakajima, J. Sato, T. Nakazaki

    CROP SCIENCE   48 ( 5 )   1925 - 1932   2008年9月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CROP SCIENCE SOC AMER  

    Understanding the relationships between leaf photosynthetic activity and physiological and morphological traits of soybeans [Glycine max. (L.) Merr.] with different stem growth habits could be exploited for yield improvement. Leaf photosynthetic rate (P-n), stomatal conductance (g(s)), leaf mass per unit area (LMA), and leaf nitrogen content per unit area (LNC) were measured for field-grown progeny of a cross between an indeterminate type, 'Stressland', and a determinate type, 'Tachinagaha', soybean. The P-n of the uppermost fully expanded leaves of Stressland was 19% greater than Tachinagaha during the first 20 d after seed filling (growth stage R5) in 2005. Among 18 F3 lines, P-n at 14 d after R5 in 2005 varied from 22.1 to 34.2 mu mol CO2 m(-2) s(-1) and was more strongly and significantly correlated with g(s) (P &lt; 0.01) than with LMA (P &lt; 0.05) and LNC (P = 0.11). In 2006, P-n of eight selected F-4 genotypes and the parents varied from 27.9 to 35.0 mu mol CO2 m(-2) s(-1). Leaf gas exchange activity of the selected lines was represented by two attributes; the maximum of g(s) (g(max)), and functional leaf lifespan (LL). Values of g(max) were positively correlated with stomatal density (r = 0.91, P &lt; 0.01), and LL was positively correlated with LMA (r = 0.89, P &lt; 0.01). Some indeterminate types had very high g(max) but exhibited shorter LL. Genetic improvement of maximum leaf photosynthesis appears possible by increasing stomatal density, and the DO locus for stem habit has a positive effect on soybean leaf photosynthesis, both in its maximum and duration.

    DOI: 10.2135/cropsci2007.12.0707

    Web of Science

    J-GLOBAL

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書籍等出版物

  • 植物の超階層生物学: ゲノミクス×フェノミクス×生態学でひもとく多様性 (種生物学研究 43号)

    種生物学会( 担当: 共著 ,  範囲: 第8章)

    文一総合出版  2023年8月  ( ISBN:4829962100

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    総ページ数:344   記述言語:日本語

    CiNii Books

    ASIN

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  • Handbook of plant and crop physiology

    Pessarakli, Mohammad( 範囲: pp. 1026-1040)

    CRC Press  2021年  ( ISBN:9780367554545

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    総ページ数:xxv, 1173 p.   記述言語:英語

    CiNii Books

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MISC

  • 擬似ラベリングを用いた省力的な学習データの追加が深層学習に基づくイネバイオマス推定モデルの汎用性に与える影響

    中嶌 洸太, 田中 佑, 桂 圭佑, 山口 友亮, 齋藤 和樹, 辻本 泰弘, 渡邊 智也, 望月 篤, 白岩 立彦

    日本作物学会講演会要旨集   256   50 - 50   2023年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.256.0_50

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  • 仙台市沿岸部農家圃場での収量調査におけるスマートフォンアプリの利用検討

    鈴木 遥夏, 石橋 多郎, 伊藤 塁人, 山本 修平, 田中 佑, 渡邊 智也, 齋藤 和樹, 辻本 泰弘, 高井 俊之, 本間 香貴

    日本作物学会東北支部会報   65   21 - 22   2022年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会東北支部  

    DOI: 10.20725/tjcs.65.0_21

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  • 日本型イネ品種パネルを用いた個葉光合成速度のゲノムワイド関連解析 ―3年間の検討―

    今村 歩夢, 本田 爽太郎, 関 佳彬, 大川 泰一郎, 松岡 信, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   254   113 - 113   2022年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.254.0_113

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  • 深層学習を用いたイネバイオマス推定モデルの構築および撮影時刻と欠株に対する頑健性

    中嶌 洸太, 田中 佑, 桂 圭佑, 山口 友亮, 齋藤 和樹, 辻本 泰弘, 渡邊 智也, 白岩 立彦

    日本作物学会講演会要旨集   254   117 - 117   2022年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.254.0_117

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  • 日本の水稲166品種を用いた光合成誘導反応の変異解析

    谷吉 和貴, 関 佳彬, 平松 将真, 田牧 陸男, 浅木 直美, 松岡 信, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   253   74 - 74   2022年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.253.0_74

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  • 日本の水稲品種における光合成誘導反応の変異をもたらす生理的要因の解析

    谷吉 和貴, 宮本 愛梨, 浅木 直美, 松岡 信, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   253   75 - 75   2022年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.253.0_75

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  • ニューラルネットワークに基づくイネ群落葉気温差の予測とその環境応答の評価

    近藤 琳太郎, 田中 佑, 白岩 立彦

    第253回日本作物学会講演会要旨集   56   2022年3月

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    掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    DOI: 10.14829/jcsproc.253.0_56

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  • 多様な草型を有するイネ品種群を対象とした深層学習モデルによるバイオマス推定

    中嶌洸太, 田中佑, 桂圭佑, 山口友亮, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨集   251st   2021年

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  • 2種類の太陽光誘起蛍光による光合成測定

    栗山健二, 久世宏明, WANG Quan, 村松加奈子, 本間香貴, 田中佑, 白岩立彦

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   82nd   2021年

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  • イネ個葉光合成速度の迅速多検体測定によるゲノムワイド関連解析

    関 佳彬, 速水 健太郎, 野村 知宏, 大川 泰一郎, 松岡 信, 田中 佑, 安達 俊輔

    日本作物学会関東支部会報   35   30 - 31   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会関東支部  

    DOI: 10.20768/jcskanto.35.0_30

    CiNii Article

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  • イネ個葉光合成速度の迅速多検体測定によるゲノムワイド関連解析

    関佳彬, 速水健太郎, 野村知宏, 大川泰一郎, 松岡信, 田中佑, 安達俊輔

    日本作物学会関東支部会報(Web)   35   2020年

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  • 断続撮影された少数の熱画像からイネ群落蒸散速度を連続推定するシステムの開発

    第248回日本作物学会講演会要旨集   159   2019年9月

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    掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    DOI: 10.14829/jcsproc.248.0_159

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  • 光合成誘導反応のイネ品種間差に関わる生理的要因の解析

    安達俊輔, 田中佑, 宮城敦子, 鹿島誠, 手塚あゆみ, 戸谷吉博, 小林俊造, 大久保智司, 清水浩, 川合真紀, 永野惇, 矢守航

    日本作物学会講演会要旨集   247th   65   2019年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.247.0_65

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  • 世界のダイズコアコレクションの個葉における光合成速度と反射スペクトルの変異の探索

    向井諒, 田中佑, 田中佑, 迫田和馬, 助村駿, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨集   247th   2019年

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  • 新型迅速光合成測定装置を用いたイネ光合成日変化の評価

    寺崎千鶴, 富澤和紀, 速水健太郎, 大川泰一郎, 大久保智司, 田中佑, 安達俊輔

    日本作物学会講演会要旨集   246th   129   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • イネ群落蒸散の継続的推定およびそれに基づく物質生産の評価

    近藤 琳太郎, 田中 佑, 本間 香貴, 白岩 立彦

    第245回日本作物学会講演会要旨集   86   2018年3月

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    掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    DOI: 10.14829/jcsproc.245.0_104

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  • 非破壊計測と畳み込みニューラルネットワークを利用したダイズの収量評価

    渡邊 智也, 鴻坂 扶美子, 鈴木 千賀, 小林 聡, 山口 直矢, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会講演会要旨集   245 ( 0 )   2018年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

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  • 深層学習に基づく迅速評価手法を用いたダイズ個葉の気孔密度に関する遺伝的変異の解明

    迫田和馬, 渡邊智也, 助村駿, 小林俊造, 長崎裕一, 白岩立彦, 田中佑, 田中佑

    日本作物学会講演会要旨集   245th   2018年

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  • 新たな測定原理に基づく携帯型光合成測定装置の開発

    田中佑, 田中佑, 青木直史, 秋山重之, 池田俊明, 水野富美雄, 小林章, 安達俊輔, 安達俊輔, 内山正克

    日本作物学会講演会要旨集   243rd   9   2017年3月

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    記述言語:日本語  

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  • イネ群落コンダクタンスの継続的推定およびそれに基づく物質生産性の評価

    近藤 琳太郎, 片山 寛斗, 田中 佑, 本間 香貴, 白岩 立彦

    第243回日本作物学会講演会要旨集   116   2017年3月

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    掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    DOI: 10.14829/jcsproc.243.0_116

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  • ダイズにおける個葉光合成能力の系統間差についての水分生理的解析

    鈴木晴大, 迫田和馬, 田中佑, 田中佑, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨集   244th   2017年

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  • 染色体断片置換系統群(CSSLs)を用いたダイズの個葉光合成能力に寄与する遺伝的要因の解明

    迫田和馬, 田中佑, 鈴木晴大, 加賀秋人, 石本政男, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨集   243rd   2017年

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  • ダイズにおける個葉光合成能力および葉内コンダクタンスの遺伝的変異について

    迫田和馬, 迫田和馬, 田中佑, 田中佑, KROMDIJK Johannes, 白岩立彦, NELSON Randall, LONG Stephen P.

    日本作物学会講演会要旨集   241st   2016年

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  • リーフパンチを利用したダイズ個葉における炭素安定同位体の簡易分析法の検討

    福田 泰子, 片山 寛斗, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   85 ( 別1 )   207 - 207   2015年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • イネ直立穂品種と非直立穂品種の交雑集団における高光合成系統の探索

    大石 晃史, 田中 佑, 徐 正進, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   85 ( 別1 )   87 - 87   2015年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • イズ高光合成系統の個葉における生理・形態的特性の解明

    迫田 和馬, 田中 佑, 白岩 立彦, Randall Nelson

    日本作物学会紀事   85 ( 別1 )   86 - 86   2015年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • The diversity of photosynthetic induction responses among 41 soybean genotypes

    Mochamad Arief Soleh, 田中 佑, Steven Huber, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   85 ( 1 )   85 - 85   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • 個葉の光合成誘導反応が圃場条件での積算光合成量におよぼす影響についての一考察

    田中 佑, 本間 香貴

    日本作物学会紀事   85 ( 別1 )   84 - 84   2015年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • Rice heading gene,hd3a increases stomatal conductance under the short day condition

    Iwahashi,Y, Tanaka,Y, Saito,H, Yoshitake,Y, Okumoto,Y, Homma,K, Stephen P. Long, Tanisaka,T, Shiraiwa,T

    2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)  

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  • Dry matter production and nitrogen utilization of high yielding soybean cultivars

    Kawasaki,Y, Tanaka,Y, Katsura,K, Shiraiwa,T

    2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)  

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  • イネ出穂期遺伝子hd3a変異体の個葉及び群落蒸散特性の解析

    岩橋 優, 田中 佑, 伊東 真, 吉竹 良洋, 齊藤 大樹, 奥本 裕, 本間 香貴, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   84 ( 別1 )   58 - 58   2014年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • ダイズ品種間における光合成誘導反応の差異をもたらす生理的要因について

    田中 佑, 岩橋 優, Mochamad Arief Soleh, 白岩 立彦, Stephen P. Long

    日本作物学会紀事   84 ( 別1 )   2014年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • 突然の強光照射に対するダイズ個葉の光合成誘導反応の品種間差異

    Mochamad Arief Soleh, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   83 ( 別1 )   96 - 97   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • イネ直立穂品種における個葉光合成速度の窒素応答およびその支配要因の解析

    浦入 千宗, 田中 佑, 川崎 洋平, 廣岡 義博, 徐 正進, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   83 ( 別1 )   368 - 369   2014年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.237.0_368

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  • 日米ダイズ品種の子実肥大期間における乾物動態の解析

    川崎 洋平, Rajen Bajgain, 河村 久紀, 桂 圭佑, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   82 ( 別2 )   166 - 167   2013年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • ダイズの初生葉を対象とした迅速な葉温フェノタイピングの可能性

    田中 佑, 福田 泰子, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   82 ( 別2 )   164 - 165   2013年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • 気孔密度に着目した光合成制御の可能性と限界

    田中 佑

    日本作物學會紀事   82   486 - 487   2013年3月

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  • 莢形成過程に着目したダイズ収量の品種間差の解析

    藤井 健一朗, 福田 泰子, 桂 圭佑, 田中 佑, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   82 ( 別1 )   176 - 177   2013年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.235.0_176

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  • ダイズにおける光合成誘導反応の品種間差

    野元 裕子, 田中 佑, 本間 香貴, 白岩 立彦

    日本作物学会紀事   82 ( 別1 )   382 - 383   2013年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.235.0_382

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  • FTおよびELF3のイネにおけるホモログ遺伝子の変異が気孔開度および光合成に及ぼす影響

    岩橋 優, 田中 佑, 伊藤 真, 吉竹 良洋, 齊藤 大樹, 奥本 裕, 本間 香貴

    日本作物学会紀事   82 ( 別1 )   380 - 381   2013年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.235.0_380

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  • 日米ダイズ品種における日射利用効率とガス交換能

    福田泰子, 田中佑, 藤井健一朗, 川崎洋平, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨・資料集   234th   138 - 139   2012年9月

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  • 生育初期に過剰水分を与えたダイズにおける乾物生産と収量

    BAJGAIN Rajen, 川崎 洋平, 赤松 悠作, 田中 佑, 河村 久紀, 白岩 立彦

    日本作物學會紀事   81   140 - 141   2012年3月

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  • 気孔密度の増減がシロイヌナズナのガス交換およびバイオマス生産におよぼす影響

    田中佑, 菅野茂夫, 嶋田知生, 西村いくこ

    第53回日本植物生理学会   53rd   2012年3月

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    記述言語:日本語  

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  • Yield and Dry Matter Production of Japanese and US Soybean Cultivars under Drought Stress

    Kawasaki, Y, Tanaka, Y, Katsura, K, Shiraiwa, T

    The 7th Asian Crop Science Conference   2011年9月

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    記述言語:英語  

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  • 茎伸育型が異なる品種の組換え自殖系統を用いたダイズの莢先熟発生に関わる要因の解析

    藤井 健一朗, 田中 佑, 加藤 信, 佐山 貴司, 中崎 鉄也, 石本 政男, 白岩 立彦

    日本作物學會紀事   80   218 - 219   2011年3月

  • ダイズの気孔密度に関するQTLのマッピングおよび評価

    田中 佑, 藤井 健一朗, 佐山 貴司, 中崎 鉄也, 石本 政男, 白岩 立彦

    日本作物學會紀事   80   220 - 221   2011年3月

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  • Leaf Gas Exchange Characteristics of Soybean [Glycine max. (L.) Merr.] in Relation to Dry Matter Productivity 査読

    Yu Tanaka, Yohei Kawasaki, Keisuke Katsura, Tatsuhiko Shiraiwa

    Crop Science Society of America, International Annual Meeting   2010年11月

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    記述言語:英語  

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  • ダイズの収量および乾物生産性における日米品種間差異 – 暖地における比較 –

    川崎洋平, 田中佑, 桂圭佑, Larry C. Purcell, 本間香貴, 田中朋之, 白岩立彦

    第230回 日本作物学会   79   102 - 103   2010年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.230.0.102.0

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  • Leaf anatomy of soybean [Glycine max. (L.) Merr.] in relation to gas exchange and dry matter productivity. 査読

    Y. Tanaka, K. Kawasaki, K. Katsura, T. Shiraiwa

    ASA-CSSA-SSSA International Annual Meetings   2010年

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    記述言語:英語  

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  • ダイズ58品種における個葉の形態形質および気孔コンダクタンスの変異

    田中佑, 白岩立彦

    第228回 日本作物学会   78   106 - 107   2009年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.228.0.106.0

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  • ダイズの耐倒伏性を支配する地下部形質 査読

    辻岡志保, 白岩立彦, 田中佑

    日本作物学会講演会要旨・資料集   227th   320 - 321   2009年3月

  • ダイズの伸育型が個葉の形態および気孔コンダクタンスに及ぼす影響

    田中佑, 白岩立彦

    日本作物学会講演会要旨・資料集   226th ( 2 )   114 - 115   2008年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.226.0.114.0

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  • ダイズの莢先熟発生機構 発生に関連する木部液サイトカイニン物質の特定

    佐藤順子, 白岩立彦, 田中佑, 西島隆明, 中崎鉄也

    第226回 日本作物学会   2008年9月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.14829/jcsproc.226.0.84.0

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  • ダイズの耐倒伏性に関する品種特性の解析

    辻岡 志保, 白岩 立彦, 田中 佑

    根の研究 = Root research   17 ( 2 )   67 - 67   2008年6月

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  • Morphological approach for genetic improvement of stomatal conductance in soybean 査読

    Yu Tanaka, Tatsuhiko Shiraiwa, Azusa Nakajima, Junko Sato, Tetsuya Nakazaki

    5th International Crop Science Congress   2008年4月

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    記述言語:英語  

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  • ダイズ交雑分離集団における気孔コンダクタンスおよび個葉特性の変異とその要因解析

    田中佑, 白岩立彦, 佐藤順子, 中崎鉄也

    日本作物学会講演会要旨・資料集   224th   132 - 133   2007年9月

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  • ダイズの莢先熟発生機構 –‘莢先熟性’の関連形質と遺伝的要因–

    松山治樹, 白岩立彦, 佐藤順子, 中崎鉄也, 田中佑

    第224回 日本作物学会   2007年9月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.14829/jcsproc.224.0.70.0

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  • ダイズの乾物生産力の日米品種間差異における群落受光態勢および個葉光合成能の寄与

    中嶋梓, 白岩立彦, 田中佑, 本間香貴, 堀江武

    日本作物学会講演会要旨・資料集   222nd   184 - 185   2006年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.222.0.184.0

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  • 伸育性が異なるダイズ品種とその交雑分離集団における光合成能力の支配要因の解析

    田中佑, 白岩立彦, 中崎鉄也, 中嶋梓, 佐藤順子, 堀江武

    日本作物学会講演会要旨・資料集   222nd   186 - 187   2006年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本作物学会  

    DOI: 10.14829/jcsproc.222.0.186.0

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講演・口頭発表等

  • Natural Variation of the Non-Steady State Photosynthesis among Rice and Soybean Varieties 招待

    International Symposium of Agricultural Meteorology  2018年3月 

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    記述言語:英語  

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  • Genetic variation of the leaf photosynthesis under steady and non-steady-state conditions in soybean 招待

    田中 佑

    Photosynthesis and Productivity in a Changing Environment – The 2015 Tokyo Whole Plant Photosynthesis Workshop  2015年5月16日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Utilization of the Variation in Stomatal and Related Traits to Achieve Efficient Photosynthesis in C3 Crop Plants 招待

    田中 佑

    Gordon Research Conferences – CO2 Assimilation in Plants: Genome to Biome  2014年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 収量の生理的ポテンシャルの品種間変異

    シンポジウム 「ダイズ研究のすすめ」  2012年9月  日本育種学会

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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産業財産権

  • CO2濃度測定装置、光合成速度測定装置、及び、光合成速度測定法

    田中 佑, 秋山重之

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    出願番号:特願2015-124727 

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 農業現場と分子生物学をつなぐ超個体の物質動態マルチモーダルイメージング技術の開発

    研究課題/領域番号:24H00499  2024年04月 - 2028年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    田野井 慶太朗, 藤田 泰成, 晝間 敬, 田中 佑, 杉田 亮平

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    配分額:49010000円 ( 直接経費:37700000円 、 間接経費:11310000円 )

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  • イネの光合成・物質生産過程の超大規模解析基盤の構築と有用遺伝資源の探索

    研究課題/領域番号:24K01741  2024年04月 - 2027年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    田中 佑, 谷吉 和貴, 安達 俊輔, 高井 俊之

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

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  • 作物の水輸送効率の最適化に向けた根の通過細胞数の遺伝学的解析

    研究課題/領域番号:22H02308  2022年04月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山内 卓樹, 田中 佑, 野下 浩司

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    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

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  • 時系列並列解析によるイネ光合成誘導の多様性および遺伝要因の解明

    研究課題/領域番号:21K19104  2021年07月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    安達 俊輔, 田中 佑

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    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    光強度の変化に対する光合成誘導の遅れは、作物の生産量の約20%を損失させる要因である。本研究は日本の温帯ジャポニカイネ品種の光合成誘導の多様性を評価するとともに、その生理要因と遺伝要因を明らかにすることを目的とした。2021年度には、在来品種と育成品種を含む日本で育成されたイネ166品種をポット栽培し、弱光環境から強光環境に変化させた際の光合成誘導の多様性を評価した。その結果、強光照射後10分間のCO2同化積算値(CCF10)に、約8倍の変異があることが認められた。なかでも愛国もちのCCF10がきわめて高く、光合成誘導を加速する有用遺伝子を有していると考えられた。CCF10は、誘導反応中の平均気孔コンダクタンスと正の相関 (r = 0.87)を示し、平均葉内CO2濃度と負の相関(r = -0.69)を示した。すなわち、日本の水稲品種の光合成誘導反応の変異には気孔を介したCO2供給が影響するものの、葉のCO2固定活性の影響がそれ以上に大きく、結果的に平均葉内CO2濃度と負の相関を示したと解釈された。さらにCCF10は強光照射直前の光合成速度と有意な相関を示した(r = 0。66)。これは世界のイネコアコレクションで見られた結果と同様であり、弱光下での光合成活性がその後の強光に対する光合成応答に重要であることが示唆された。以上のように光合成誘導の多様性とその生理要因の一端を明らかにすることができた。

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  • ダイズ土壌病害発生要因の定量的解析

    研究課題/領域番号:21H02172  2021年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    白岩 立彦, 田中 貴, 田中 佑, 田中 千尋, 本間 香貴

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    配分額:16380000円 ( 直接経費:12600000円 、 間接経費:3780000円 )

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  • 深層学習に基づくイネバイオマスの汎用的推定モデル構築とその応用

    研究課題/領域番号:20H02968  2020年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    田中 佑, 桂 圭佑, 辻本 泰弘, 高井 俊之

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    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

    作物の地上部全乾物重(以下バイオマス)は最も基本的かつ重要な生育情報である.本研究では,近年著しく進歩しつつある機械学習の一手法である深層学習を応用し,群落の可視画像から多様なイネのバイオマスを高精度に推定する汎用的モデルを作成する.さらに簡便かつ高精度な非破壊推定技術に基づいた,イネバイオマスの遺伝的・空間的変動評価系を確立することを目指す.
    2020年度は,主に本研究計画の基盤となるバイオマス推定モデルを構築した.京都大学,および東京農工大学において水田に生育する隣接2株のイネを中心とした可視画像を撮影し,対応するバイオマスを実測することでデータベースを構築した.収集したバイオマスデータは2579点,対応する画像は複数枚を撮影することで12183枚に達するデータベースとなった.これらを対象に深層学習モデルを構築した.構築したモデルは,検証用データに対してR2値が0.95,相対平方根平均二乗誤差(rRMSE)が18.6%の高い精度でバイオマスを推定することができた.特に,これまで他の非破壊調査手法では誤差が大きくなる傾向にあった高バイオマス領域においても本モデルは高い推定精度を維持しており,およそイネの出穂後1週間程度までのバイオマス推定が可能であった.
    一方,モデル構築に用いなかった未知の品種から構成される予測用データに対しては,およそ9.1t ha-1以下のバイオマスに対してはR2値が0.87,rRMSEが27.7%の精度を示したものの,それ以上の高バイオマスを有する群落に対しては正確な推定値を出力できなかった.

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  • 葉のガス交換の直接計測によるイネ光合成QTLの同定手法の開発

    研究課題/領域番号:19H02939  2019年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    安達 俊輔, 松岡 信, 田中 佑

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    配分額:17160000円 ( 直接経費:13200000円 、 間接経費:3960000円 )

    作物の光合成測定の迅速化のため、葉1枚あたりCO2同化速度の測定時間を従来の1/10以下に短縮した新型迅速光合成測定装置MIC-100を開発した。本研究はMIC-100を用いてCO2同化速度に関わるゲノムワイド関連解析(GWAS)を実施し、日本で育成されたイネ198品種の光合成変異をもたらす新規遺伝子の特定を目指す。さらに肥料条件とCO2同化速度の遺伝×環境相互作用を制御する新規ゲノム領域の特定を目指す。これまでの検討で、イネ品種間のCO2同化速度には約3倍の変異が認められた。さらに在来品種に比較して近代育成品種が有意に高いCO2同化速度を示すことを認めた。一方近代育成品種の光合成速度と育成年次との関係は認められなかった。したがって、在来品種に比べると育成品種は光合成速度の高いものが選ばれたが、近代育種の過程で光合成速度は改良されていないと判断すべきである。品種間変異の生理的要因については、クロロフィル量や葉の厚さとCO2同化速度の間に有意な関係は認められず、光合成速度の変異にはこれら以外の性質が深く関わると示唆された。3年間にわたるGWASの年次反復実験によって、CO2同化速度に関与する計5箇所のゲノム領域を同定した。さらに複数年次データの主成分分析スコアを利用したGWASでは、明瞭なピークが第4染色体、第8染色体にそれぞれ見いだされた。すなわちこれら2つのゲノム領域の信頼性が高く、今後の遺伝子単離のターゲットになりうることが示唆された。以上のようにこれまで実現されてこなかったCO2同化速度に関わるGWASが本研究で実現した。今後は見いだされたゲノム領域の確認と遺伝子特定に向けて検討を進めるとともに、遺伝×環境相互作用する光合成ゲノム領域の特定を進める。

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  • 群落表面温度の連続計測を基盤とした非定常状態における大豆の群落光合成モデルの開発

    研究課題/領域番号:17H03755  2017年04月 - 2020年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    本間 香貴, 田中 佑, 中野 聡史

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    配分額:16250000円 ( 直接経費:12500000円 、 間接経費:3750000円 )

    群落表面温度計測を基盤とする非定常状態における大豆の群落光合成方法について検討を行った.そのために(1)非定常状態における個葉光合成速度のモデル化,(2)群落表面温度計測に基づく群落抵抗値評価,(3)葉群の垂直分布動態評価,(4)茎熱収支法による蒸散流計測を行った.各項目についてそれぞれ論文等による公表を行うとともに,応用的展開も行った.例えば葉群の垂直分布動態評価においては,追加の計測を行うことにより混植群落の葉群垂直分布を非破壊で簡易に計測できることを示した.(1)~(4)の結果をもとに群落光合成モデルを作成した.今後同化箱法による炭素収支と比較検討を行い,改良を目指す予定である.

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  • 個葉光合成からみた高CO2環境適応型ダイズの提案

    研究課題/領域番号:15K18634  2015年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    田中 佑

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    葉の光合成能力はダイズの生産性に影響を及ぼす重要な要因である.本研究では,将来的な高CO2濃度環境で特に高い光合成能力を示すダイズ系統:PI603911Cを見出し,その高い光合成能力をもたらす生理的要因として,葉内のCO2固定系が優れていることを示した.付随して,異なるメカニズムで高い光合成能力を示す系統を他にも複数発見した.これらの情報は,今後のダイズ育種において有用な情報になると期待される.

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  • 熱帯地域におけるダイズの潜在生産力の評価と適応性遺伝子源の探索

    研究課題/領域番号:25257410  2013年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    白岩 立彦, 桂 圭佑, 縄田 栄治, 田中 朋之, 田中 佑, 中崎 鉄也, 本間 香貴, 鄭 紹輝, サニチョン ジラワット, イスカンダル ルビス, サルヨコ アンディ

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    配分額:41730000円 ( 直接経費:32100000円 、 間接経費:9630000円 )

    アジアの温暖地域におけるダイズ収量は高温による負の影響受けている可能性が、平均収量の推移と気候諸要素の解析から示唆された。世界のダイズミニコアコレクションを含む多様な品種を熱帯環境で栽培し、温帯産品種は熱帯産品種よりも収量が劣ること、日本産品種はさらに温帯産品種の中でもしわ粒が多くかつ収量が不安定であることを見出した。一部の品種の群落生産関連形質を精査し、熱帯環境において温帯産品種は群落の蒸散機能と受光量当り乾物生産量が劣ること、それには生理的・形態的形質が関連することをみとめた。安定した収量生産機能を示す遺伝資源として米国産のDS25-1およびインドネシア産のTanggamusを選定した。

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  • 大気CO2上昇下で高い生産性を発揮するイネ科・マメ科作物の品種選抜手法の開発

    研究課題/領域番号:25292011  2013年04月 - 2016年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    下野 裕之, 田中 佑, 川崎 通夫, 義平 大樹, 青木 直大, 熊谷 悦史, 白岩 立彦, 佐々木 治人

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    配分額:18850000円 ( 直接経費:14500000円 、 間接経費:4350000円 )

    進行している大気中CO2濃度増加を「資源」とし,生産性の向上に効率的に結び付けることができる適応品種の選抜とその利用は,世界の食料生産への貢献が期待される.本研究では,莫大なコストのかかるCO2濃度制御する大規模施設を用いることなく安価でかつ信頼できる代替の選抜手法の開発のためイネ科・マメ科作物について,(1)低大気CO2濃度,(2)気孔のCO2応答,(3)栽植密度,(4)可塑性,(5)Rural-Urban gradient,(6)自然CO2スプリングを用いた6種類の選抜法を検討した.結果,(3)栽植密度と(4)可塑性を用いる手法が高濃度CO2適応品種の選抜に有効であることを見出した.

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担当授業科目

  • コース演習3 (2024年度) 1・2学期  - その他

  • コース演習4 (2024年度) 3・4学期  - その他

  • 作物生産学 (2024年度) 後期  - 月3~4

  • 作物生産技術学演習 (2024年度) 前期  - その他

  • 作物生産技術学演習 (2024年度) 後期  - その他

  • 作物生産技術学特別演習 (2024年度) 前期  - その他

  • 作物発育調節学2 (2024年度) 第2学期  - 金3,金4

  • 卒業論文 (2024年度) 1~4学期  - その他

  • 栽培学1 (2024年度) 第1学期  - 月1,月2

  • 栽培学2 (2024年度) 第2学期  - 月1,月2

  • 植物生産生理学 (2024年度) 後期  - その他

  • 特別研究 (2024年度) その他  - その他

  • 研究科目演習1 (2024年度) 1・2学期  - その他

  • 研究科目演習2 (2024年度) 3・4学期  - その他

  • コース演習3 (2023年度) 1・2学期  - その他

  • コース演習4 (2023年度) 3・4学期  - その他

  • 作物生産技術学演習 (2023年度) 前期  - その他

  • 作物生産技術学演習 (2023年度) 後期  - その他

  • 作物発育調節学2 (2023年度) 第2学期  - 金3,金4

  • 卒業論文 (2023年度) 1~4学期  - その他

  • 栽培学1 (2023年度) 第1学期  - 月3,月4

  • 栽培学2 (2023年度) 第2学期  - 月3,月4

  • 特別研究 (2023年度) その他  - その他

  • 研究科目演習1 (2023年度) 1・2学期  - その他

  • 研究科目演習2 (2023年度) 3・4学期  - その他

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メディア報道

  • Revolutionizing Rice Yield Prediction: Groundbreaking Study Utilizes Deep Learning for Sustainable Agriculture インターネットメディア

    AlphaGalileo  2023年12月

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  • 水田パチリ AI学習 収量を高精度に推定 新聞・雑誌

    朝日新聞  22面  2023年10月

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  • イネ収穫量 スマホで予測 新聞・雑誌

    毎日新聞  2023年9月

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  • CNN-Based Model Can Accurately Estimate Rice Yield From Canopy Images インターネットメディア

    AZO Life Sciences  2023年8月

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  • Artificial intelligence can now estimate rice yields, according to new study インターネットメディア

    EurekAlert!  2023年8月

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  • Artificial intelligence can now estimate rice yields, according to new study インターネットメディア

    Science Daily  2023年8月

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  • 水稲収量 アプリ推定 新聞・雑誌

    日本農業新聞  2023年8月

     詳細を見る

  • 岡山大,イネの収穫量1秒で 新聞・雑誌

    日経産業新聞  2023年8月

     詳細を見る

  • AIでイネ収穫量を1秒で推定 新聞・雑誌

    日本経済新聞社  2023年7月

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  • 稲画像で収穫量推計 新聞・雑誌

    山陽新聞  2023年7月

     詳細を見る

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