東北大学遺伝生態研究センター年報 1993

東北大学遺伝生態研究センター年報 1993

著者

東北大学遺伝生態研究センター

発行年

1993-03

･･一､ヽ

＼-

挨  拶

本研究所センタ-も発足以来, 5年の歳月を経過しました｡この間出版され

た｢東北大学遺伝生態研究センター通信｣は20号を数え,ワークショップの成

果出版物であるIGEシリーズはNo.17となりました｡ News Letter もこの春5

号が出版される運びとなっております｡これらの諸出版物で,本センターの活

動をその都度ご報告してまいりましたが,中心的課題である｢生態系における

種の生活(存在)の遺伝的基礎｣を解明する私どもの事業は,いまもっとも重要

な時期にさしかかりつつあります｡幸い平成4年度より｢臨界生態遺伝研究部

門｣が新設され6研究部門となり,本研究センターの活動が一層多角的にすす

められることになりました｡構成6研究部門それぞれの角度から,中心課題で

ある遺伝生態分野の開拓に力を注ぎつつあります｡

関係者各位の一層のご支援をお願いして,ご挨拶に代える次第であります｡

1993年 3 月

東北大学遺伝生態研究センター長

服 部   勉

目     次

第一部 各部門の研究

生態生理研究部Fll 適応生態研究部門 遺伝子生態研究部門 環境情報研究部門

臨界生態遺伝研究部門

生態システム研究部門(客員部門)

第二部 共同利用研究

ワークショップ 共同利用研究･ I GEシリーズの紹介 1 S Kシリーズ センター通信及び二ュ-スレターへの寄稿

第三部･その他の研究活動

外田人訪問者等による特別講義及び特別研究会

センターの大学院学生･研究生等の名簿 センタースタッフ 1 5 1 1 1 6 21 24 9   5   9   1   2 2   3   3   4   4 5   6  7 4  4  4

第一部

∼-一肌生態生理研究部門∼-∼∼

本研究部門では, f闘勿や微生物のそれぞれの椎に特異的な遺伝f.情報の党規と生態例子との関 わりを i=･として研究している｡すなわち､微生物から高等柄物まで､すべての′主物が有する特定 の形態や行動(能力)は,その生物に組み込まれている遺伝+に塵礎をもつが,その発現は光や 垂jj.さらにi･'1度や湿,_度などその生物体を取り巻いている生態園+によって大きな影響を,受ける｡ 本研究部門では,菌類や単細胞性藻類などの微生物,それに野生の高等柄物を材料として,これ らの遺伝[一発現に及ほす生態国子の第2響とその作用機作を,主として遺伝学的または生卿即/j方 法を用いて解析している｡ 接合蘭矧こ属するヒゲカビ(Phycomyces)は,光や*.-_力などの外的環境要卜机二鋭敏に反応するた め,｢刺激受容一刺激伝達一応答反応｣の一一一つのモデルとして,これまで多くの研究に使用されて きたo さらに,接合反応やLJI大な胞子嚢柄の分化 そして8-カロチンやキチン･キトサンの産生 などを行うため,このカビは生物学的あるいは生物工学的に重要な研究課項を提供してきた｡こ れらの問題を解析する一つの手段として突然変異体を多数単離し,それを利用した分子遺伝学的 な解析が有効であると考えられる｡昨年度我々は,突然変異株を効率的に単離するための中核胞

了一生産変異株の開発や効率的な外来遺伝子の導入法を含む形質転換系の開発など展礎的な研究を

行ったo今年度はその成果を基に,巨人遺伝子のクローニングを可能にするコスミドベクターの 開発やキチン合成酵素遺伝子の単雛を試みた0 --育,当研究室の長年の課題であるヒゲカビ胞子 嚢柄の光屈性に関しては,負に屈曲する突然変異株において,負の帆的角度と胞子嚢柄の1日二径と の関係が二相性を示すことがJj]らかとなり,このカどの光lEl順には胞子嚢柄白身の光学的特性が 関与すると言う我々の仮説を支持する結果を得たoその他,ヒゲカどの接合反応,接合抱享中の 核の動札 そして胞子嚢柄欠損変異株の遺伝学的解析は昨年と同様継続して行った｡また,同じ 接合菌根に属するミズタマカビ(Pilobol紘S)も光に敏感に反応するが,その生長解析をビデオ装置 等を用いて精密に観察した結果,このカどの胞71嚢柄もヒゲカどの抱(-嚢柄と同様,ある時期に は【司転していることが明らかはなった(Planta)n (大瀧保, I,[;7滴厚,山崎 裕,福井 丈,石 川似f･,大場健一,等々力政彦) 柄物梓はそれらが生育を続ける環境の特徴に適応的に反応tしてLb]有の集団を形成しているo こ の適応F丈応は集川の維持に最も強く宗3響をおよぼす形l抑二現われ付随的に開通する形質に穎き響を およぼすo 植物の発育諸過程のtPで発育を開始する発井と繁殖器'汀形成への移行となる花井分化 が特に環境による制御を強く受け､その様式が多様な′hFi波を作り出す鵜本となっている昌!.LI安

一 1 -による休日ltJI･'I:_の調節,日長による花芽形成の制御あるいはfET･ (･や栄養体におけるバーナリゼーシ ョンは属聞,仲間はいうにノ射fず同一種の某FrlFLHでも人きく興なっている,これJ〕の発育分化の 鍵となる形質にどのようなあるいはどのf'l腰の叶塑性を持っているかか種の某｢Jl分化を生み出す うえで見逃せない視点であるし,種の分化を考える日こおいても多くの示唆を含んでいる"いつ 発Lj:を開始するかによ-'てその後の栄養成長に閲わる諸形質の党規調節が決まり,そのことが個 体全体が繁殖器′tr･.'形成に移行するか,あるいJま栄養成長を甜持しながら一美F上座を部分的に行う かなど花芽分化の様式に形響するo このような柄物の発育過程をITlJ/uして形質発現における表現 里uT塑性の解析を我国に広く分布し多様な牛ilT.一史を示すタネツケバナ属柄物を用いて進めている｡ また,同様な視点から多年生のクロ-ン植物でラミートごとに′1:_f酬tJ, '生態的に独､'r/性か高く, モジュール構造の発育形態を示すカタバミ属柚_物を用いて解析を行っている,l発表成果は′l･_態シ ステム研究部門を参照｡ (イ(栗義雄)

① 日二2柏のフシナシミトロ( Vaucheria terreLdris sensu Gijtz, V dick()t()nm (strain

KGS))を用いて,光屈性と耐塩性,あるいは膨住調節能のイJー無が開通していること,しかも,そ れが種によ-,て大きく異なることを発見した｡耐塩性か低いi研削ま1..-,,養液のNaClやKClの濃度 が高まると通常の氾強度( 3Wm 2の青色光)でf'1尤刷､′I=.を示L.旭曲転換は等浸透圧のソルビ トールで等しく起こる｡ところが,耐塩件の高い後柿はNaClでは負光屈性が起きず, KClでは 枯死し,ソルビト-ルではじめて負光屈性が起こる｡)細胞直径の減少は両種ともほぼ同じく浸透 Ttの関数として起こる｡二のことは,高塩条件は単純に高浸透T主による膨Ti低卜を通して働いて いるのではなく,イオンの透過性,膨住調節能,耐塩性等が複雑に関係していることを示唆する｡｡ その生理機構を探ると同時に,耐塩性をキイワードとして,生態的,進化的意義の解明にも着手 したo ② フシナシミドロが示す光強度に依存する正から負-の九州lff三の転換は,この植物細胞が光 方向と光強度を認識して, Flらの成長方向を制御する高度な能力を持っていることを意味するo この能力は,この柄物の生存に有利に働いたに違いない 片岡は,この--連の)丈応に*)レンウム か二対云達物質として重要な役割を演じていることを発托した｡これはflEt1-_物の青色尤反応におけ るカルシウム関与の最初の確実な証拠であるLl種々の実験法を閲発して,その細胞機構を調べ, また,類似の青色氾反応でもカルシウムの関与を証明しつつあるLつ細胞内Ca2十 濃度変化の失測 法を協同開発中であるo (JlT-r射射Il'))

1992年1月∼1992年12月に印刷発行された本研究センター職員の論文,

常吉の抄録

Ootaki, T., N_ Ishikawa, K. Konno, M. Todoriki, A. Miyazaki. and H, Mihara : Analysis

of growth and rotational behavior of sporangiophores in Pilobolus crystallinus (Wiggers)

Tode. Planta, 189: 132-138, 1992.

The growth and rotation of the sporanglOphore of Pllobolus crystalll'nus, Which are lmpOrtant factors in Its phototroplC behavior, Were analyzed throughout Its development. The

sporanglOph｡re lnitlal emerged from the trophocyst and elongated at the extreme tip without

rotatlng. The elongation rate of the sporangiophore apex then gradually decreased and the apex expanded radlally to produce the sporanglum, but no rotatlOn OCCurred. A translent Cessation of el()ngation after sporanglum development was followed by resumpt10n Of both elongatlOn

and radial expansion ln the reg10n beneath the sporangium developlng the subsporangial vesicle

RotatlOn WaSnOt Obvious at thisstage. Radial expans10n Of the subsporanglal vesICle continued at a decreasing rate until full sIZe Was reached. Elongation then rec()mmenced in the newly

established grou)th zonein the upper region Of the sporanglOPh｡re Just beneath the subsporangial

vesicle During this perlOd of growth, the sporang10phore rotated ln a Clockwise direction as vleWed from above. All growth and rotatlOn Ceased about 1 h before eJeCtlOn Of the sporangium into the alr. Based on these results, a modlfied classiflCation of the developmental stages has

been proposed.

学会での口頭発表,展示発表

大場健一,折原紀子,大瀧 保:ヒゲカビ(Phycomyces blakesleeanns)の胞子嚢柄形成欠損変 異株の解析｡.日本植物学会第57回大会(9月17-19日,奈良) ィ,-川根子,等々力政彦,大瀧 保:ミズタマカビ(Pilobolus c73bltallinus)の生長解仇 u本植 物学会第57回大会(9月17-19日,奈良) 大瀧 保,石川似子,等々力政彦:ヒゲカtl.lPhycomyces)およびミズタマカビ(Pil(,b()lus)胞 子嚢柄の回転運動の解析｡日本菌学会第36回大会(9月22-23日,大分) 大瀧 保,津留俊介:ヒゲカどの形態的突然変異株における負の光屈件の二村件｡日本植物学 会東北支部第6担卜大会(12月18-19日,弘前) ′ 官署 厚, Makkunりayaram,大瀧 保:糸状菌ヒゲカビにおけるキチン合成酵素遺伝了･の 単雛について｡日本flfI'_物学会束北支那第6回大会(12月18-19日,弘前)

- 3 -Kataoka, H. and Watanabe, M∴ Ca2+ mediates the phototropic inversion of a

tip-growing alga, Vaucheru,一一一a laser experiment･ ⅩⅩXII Yamada Conference on Plant

cell Walls as Biopolymers with Physiological Functions･ May 5-8, Osaka

片岡 博尚:高塩,あるいは高浸透圧下でみられるフシナシミドロの負光剛性｡日本柄物学会 第57回入会(9月17-19日,奈良) 片岡 博尚:フシナシミドロの員光属性ど向直'dJl生あるいは膨托調節の関係｡日本植物学会東北 支部第5凹大会(12日18-19日.弘前)

その他の記事

Fi･岡 悼尚:柄物における運動,成長の細胞内情報伝達機構｡心臓の制御とバイオシステム研 究会｢生体内分+機械とその制御｣ (12月5日,仙否) 片岡 博尚:カルシウムによる光屈性反応の制御-フシナシミドロの止から負-の光屈性の転 換-｡ミニシンポジウム｢柄物における情報の受容と伝達｣ (7月25日,東京)

片岡博尚,伊藤勝雄, Henschel, Detlev :薄糊を用いた河口ttEびに沿岸領域の重金属イオンに

ょる環境汚梁の除去｡地球環境研究No20.第1回｢地球環境財同研究奨励金｣研究成果報告書

(2)地球環境財団,東京 pp. 1-33

Kataoka, H. and M. Watanabe : Ca2+ mediatesthe phototropic inversion of a tip-growing alga,

vbucheria, -a laser experiment･ Plant cell walls as biopolymers with physiologlCal functions･ Masuda, Y. ed. Yamada Science Foundation, Osaka･ pp･ 382-384, 1992･

The tip･growlng Xanthophycean algal coenocyte, VaMChena terresiris- regulates the dlreCtion of phototropic bendlng by sensing the fluence rate I,( - lntenSlty)of blue light(BL)･ The mechanlSm Of the phototroplC inversion was analyzed uslng a high-Power argon-ion

laser(457.9nm)as the unilateral BL source By changing both It5.316,000Wm12)and irradlation

tlme,水11300S), fluence-response curves were determined. Until reaching a maximum of ca130B, positive bendlng Obeyed the reciprocity law, and was not affected by Ca2+ Concentration of the bathlng SOlutionJn contrast, descendlng arm Of positive- and negative-bending did not obey the reciprocity law, DlreCtion of bendlng Seems tO be decided by external Ca2+ concentratlOn and the Jduring the early perlOd between 10 and lOOs･ The present results support the hypothesis that BL Induces Ca2十influx at the growlng apex and subsequent(translent)elevatlOn Of cytoplasmic Ca2十一level lS the cause of phototroplC inverslOn･

∼-適応生態研究部門 ･･

当研究部門では,耕地生態系を含む生態系に存在する植物の遺伝子的変異を解明し,椎々の環 境ストレス-の適応に有岡な遺伝子資源の開発に資すると共に,これら特定環境に対する柄物の 反応性,適応性を研究している｡平成4年度に得られた成果は次のようである0 地球外環境における植物生育の基礎的研究をおこなうため,正常な重力反応を失ったイネの系 統を用いて検討した｡この系統は,もつれ(la)遺伝子を導入したアイソジェニック系統である｡ また,正常な系統も比較に使用した.イネ芽生えの重力fB性について, I由曲部位と沈降アミロプ ラストの関係について,中量の仲良するインド型イネも用いて検討した結果,重力感受部位及び 反応部位が幼葉のみに存在するのではなく,重力刺激を受ける時期によって中豊,幼葉,節-と 移動した｡しかし,もつれ遺伝子をもつ系統は,幼葉鞘及び本葉鞘には毒力屈性発現能力がない ものと考えられた｡また,それぞれの屈曲部位には重力感受に機能すると考えられている沈降ア ミロブラストの存在が認められた｡ もつれ遺伝子をもつ系統の生育後期の重力反応を検討した結果,出穂期頃までは重力に対して 反応を示さないが,上位2-3節はわずかであるが再び反応を回復した｡生産構造はもつれ遺伝 子を持つ系統では,正常系統と著しくことなり穂は地表面から上部まで全層に分布した｡ (菅洋, 高橋秀幸) オオムギの分げっに対する,サイトカイニンとアンチサイトカイニンの影響を検討した結果, サイトカイニン,Ei分げっ発生を促進し,アンチサイトカイニンはそれを抑制したoこれは,イン タクト(無傷)な植物の系でアンチサイトカイニンが機能した最初の例と思われる｡ (菅､洋) 植物の発育と環境適応における重力l副生,水分屈性,重力形態形成の役割とメカニズムを解明 するための研究を,とくに変異種を利用した研究法を開発して進めている｡これまで,発芽した 芽生えの根の伸長方向は,重力屈性と水分属性の相互作用によって決定されることを証明してき た｡今年度は,各種飽和塩溶液を導入した水分勾配制御チャンバーを開発し,水分屈性の発現程 度と水分勾配(刺激量)の関係を明らかにした｡また,宇宙環境での柄物育成用として開発され た養水分供給装置を利用した研究では,重力反応を欠損した根の定位が水分屈性によって制御さ れることを明らかにし,宇宙環境で根の定位を制御して養水分供給の効率を高めるのに水分屈性 の利絹が可能であることを示した｡これらの結果をさらに検討するため,三次元クリノスタット を導入して,正常樺の根が凝似微小重力下で示す水分屈性について検討しているo さらに,刺激

- 5 -感受の申し､である根冠におけるカルシウム濃度の偏差的分布か根の刷-1三に深く関与し,カルシウ ム高濃度榔ti:側の伸長帯で伸長促進が誘起されること,また,このカルシウムの作用は根のおか れた水分環境に人きく影響されることが示さtLたので,硯イtI,水分属性発現機構における根冠カ ルシウムの関与について解析を進めている｡) (高橋秀幸) 近未来に想定される!,.(候温暖化が植物群落やfi:_産性に及ぼす影響を知るため,高温環境(亜熱 1777相当)卜の実験ミニ･シバJi'-J.草地の第3年Hの動態を検討したo構成柿として新たにスズメノ ヤリか加わった｡前年比垂._の高かったイネ科草の乾物垂が低 卜したIillIi,シロツメクサが優位と なり,シバ･シロツメクサの乾垂の間には負の相関が存在したo また,資源植物保全と生産機構 についての研究では,噺温帯の草地に日生し開花が稀なネザサの保有中の2スタンドにおいて, 不斉-な開花が見られたが,これらスタンドにおいて,人_日受粉による種子増殖を試み,若十の 椎7-か得られたが,稔実率は低く受精後の成熟過程が問題と考えられた｡ (庄･.-j舜-) 作物の発芽過程における環境適応現象におけるエチレンの役割を比較生態学的に研究するた め,多種の禾本棚血物を用いて検討をはじめた｡本年は特にエンバクの中豊仲良における光とエ チレンの相互関連について検討し,光エネルギ-か弱く,中茎仲良が完全には阻害されない条件 下においてエチレンはおそらくフィトクロムの関与する仲良抑制作用を回復することを兄いだし た｡ (西沢武明,菅 洋) 1992年1月∼1992年12月に印刷された本研究センター職員の論文,

著書の抄録

Suge, H.: Nature of floral stimulus in Perilla as studied by grafting II. Role of endogenous

gibberellins and retention of floral stimulus in floral organ. Jpn･ J Crop Sci･, 61(1): 107-111, 1992･

ln Pen'llaplants, grafting experimentsgave evidence that endogenousgibberellin was

n｡t Involved directly ln the dlfferentiation of floral primordia, but that lt Plays an important

role ln the development of floral organ once it has differentlated. Graft of inflorescence, 3-4 cm long and in thedevelopment stage, onto vegetative receptor stock plant was found to induce

flowering on 21.4% of receptor stock plants. ThlS Indicates the retention of floral stlmulus in floral organ.

Takahashi, H., T.K. Scott and H. Suge : Stimulation of root elongation and curvature by

calcium. Plant Physi01., 98: 246-252, 1992.

Ca-2+ has been proposed to medlate inhibition Of root elongatlOn. However, exogenous Ca2+ at 10 or 20 millimolar, applled dlreCtly to the root cap, signlflCantly stimulated

-- 11 -root elongation ln pea (PISum Satiuum L.) and corn (Zed maps L.) seedllngS. Furthermore, Ca2十

at 1 to 20 millimolar, applied unllaterally to the caps of Alaska pea roots, caused root cumature

away from the Ca2+ source, which was caused by an acceleration of elongation growth on the convex side (CaZ+ side) of the roots. Roots of an agravltrOPic pea mutant, ageotroPum, responded

to a greater extent. Roots of Merlt and Silver Queen corn also responded to Ca2+ in simllar

ways but required a higher Ca∑+ Concentration than that of pea roots. Roots of all other cultivars tested (additional four cultivars of pea and one of corn) curved away from the unilateral Ca∑+ Source as well. The Ca2+-stimulated curvature was substantlally enhanced by light. A Ca2+

ionophore, A23187, at 20 micromolar or abscISic acid at 0.1 to 100 mlCrOmOlar partlally

substituted for the light effect and enhanced the Ca2十一stimulated curvature in the dark･ Unilateral application ofCa2十to theelongation zone of intact rootsorto thecutend ofdetipped roots caused either no curvature or very slight curvature toward the Ca2+, Thus, Ca∑+ action on root elongation differs depending on its slte Of application. The stlmulatory action of Ca2十

may involve an elevation of cytoplasmic Ca2+ in root cap cells and may participatetin root troplSmS.

Takahashi, H., C.S., Brown, T.W. Dreschel and T.K. Scott : Hydrotropism in pea roots in

a porous-tube water delivery system. HortScience, 27: 430-432, 1992･

Orientation of root growth on earth and under microgravity conditions can possibly be controlled by hydrotroplSm一grOWth toward a moisture source in the absence of or reduced

gravitroplSm. A porous-tube water delivery system being used for plant growth studies is

approprlate for testing this hypothesIS Since roots can be grown aeroponically in this system･

when the roots of the agravitropic mutant pea ageotrot)um (Pisum sativum L) were placed

vertically in air of 91% relative humidity and 2 to 3 mm from the water-saturated porous tube placed horizontally, the roots responded hydrotropically and grew in a continuous arch along the circular surface of the tube. By contrast, normal gravitropIC roots Of 'Alaska 'pea initially

showed a slight transient curvature toward the tube and then resumed vertical downward growth due to gravitroplSm. Thus, in microgravlty, normal gravitropic roots could respond to

a moisture gradient as strongly as the agravitropic roots used in this study. Hydrotropism sho.uld be considered a slgnificant factor responsible for orientation of root growth inmicrogravity･

菅   洋:宇揖環境での植物生育をめぐって｡日本農薬学会誌17:59-S14, 1992 'i:宙環境での植物生育の問題,LJ..-.を, 1 )捕物は微少重力下で生活環境を完結HJ.来るか, 2 )柄 物は微少重力下で正常に効率よく挿+を′ヒ産できるか, 3)微少重力下で植物の定位を何でおこ なうのか, 4)植物は振動などにどのように反応するか,の4項目について考察検討した｡ i) の問題では,微少重力環境卜でも花芽の分化 開花は叶能であるが,効率よい椎rq:痛について は別に考察する必要があることを示唆したo これを′受けて2)の問題については,微少重力環境 では柄物の車力によるf_､lI置補TFがないため,穂の位置が全方位に分布L,そのため花粉の飛散な どがうまくゆかず,椎(一の稔性が低下するuT能性を実験結果にもとずいてそ架した0 3)の問題 ては,重力のtJIL､字'th-環境卜でも根の水分に対する屈l拝収応を利用Lて,植物の定位を行う可能 性を示唆した0 4 )では字Ib'船打ち上げ時や.航榊寺の振動と柄物生育の間貸乱在を論じたo 菅   洋:花成刺激の性質と花成誘導物質o植物の化学調節 27:33-43, 19921 ･花成刺激の性質と花成誘噂物矧こついて,最近の動rL/･ほ検討した｡ 1 )花成刺激の性質につい ては,接ぎ木実験などから帰納される惟質について検討した｡ 2)遺伝的研究では,段近の遺 伝+を解明しようとする研究について.ホメオシスの研究,花成時に,Lh硯する特異蛋白などの最 近の研究を射'l介し,その分野の研究の発展性などについて論じた0 3)トランスジェニソク植物 をめぐってにおいては,根毛病菌によるトランスジェニL/ク七郎勿を利用した研究から,開花現象 を遺伝子とその作用の面から解明しようとする,最近の研究動向を検討したo 4)ウキクサ花成 学のジレンマでは,開花の研究において多朋されているウキクサの系から得られる結果の取I日夜 いについて検討した｡ 5)花成誘導物質の単離実験では,開花物質を血接取州iそうとする実験 の現状について検討した｡ 高橋 秀幸:植物の水分Fdl生.化学と生物 学会出版センター 30:510 513, 1992･ 根が水分勾配に対する環境応答の結果として発現する水分屈性は.重力肝性によって丁催され ることから,これまでは未開拓の研究分野であったoわれわれは重力非感身性の突然変異椎の根 を用いるなどして.水分FLillq=.による屈曲反応を重力屈性から分椎し,水分屈性研究への道を開い た｡本総説では,われわれの研究結果を中心に,これまでの水分fd,r隼研究と今後の展望について 解.-.れた｡内容は, 1)水分肝性の研究虹 2)水分1.d性の再発見, 3)水分屈性実験用チャン バー, 4)水分IBl牛と重力TLB作の関胤 5)垂ノ)刺激の強度と水分脚1=_. 6)水分刺激の強度と 水分Ftか性, 7)水分屈性の仕組.から構成されているo

学会での口頭発表,展示発表

阿部清美,高橋秀幸,菅 洋:イネ芽生えの重力屈生:矧的部位と沈降アミロプラストの関 係｡日本植物学会第57回大会(9月17-19日,奈良)

- 8 -高僑 秀幸:根の重力屈性における根'Jtfとカルシウム｡日本植物学会第57回大会(9月17-19 日,奈良) 高橋 秀幸: 宇宙における植物の定位制御｡日本宇宙生物科学会第6回大会(10月24-25日, 仙台) 高橋秀幸, Scott, T.K. : ウリ科植物のペグ形成と重力感受機構｡日本宇宙生物科学会第6回 入会(10月24-25日,仙台) 阿部清美,高橋秀幸,菅  洋: イネ｢もつれ亀の尾｣の生育後期の重力J由性と生長解析｡日 本宇宙生物科学会第6回大会(10月24-25日,仙否) 庄r71 舜--: 草地の生産力に及ぼす気候順化-インパクトに関する進礎研究〔2〕高温環境下 における実験的ミニ･シバ里草地の二年目の動態について｡日本草地学会第47回発表会(9月, 札幌) 西洋 武明:地球温暖化が日本稲作農業に及ぼす基礎的研究(特に頴花数増減に及ぼす温度の 第3響を中心として)日本作物学会東北支部会(8月20-21日,仙台)

その他の記事

菅   洋:宇宙植物-地上での研究問題が山積 河北新報3月23日 管   洋:昼夜の交替-宇宙での柄物栽培のカギ 河北新報3月30日 菅   洋:微少重力一宇宙植物学の研究課題に 河北新報4月6日 菅   洋:振動と植物一宇宙植物学との接点に 河北新報4月13日 管   洋:受粉-ナゾめいたオシロイバナ 河北新報4月20日 管  洋: .食文化-サボテンにも多様な世界 河北新報4月27日 管   洋: 酒造文化-ありとあらゆる植物利用 河北新報5月4日 菅   洋: 民族植物学一文化とのかかわり研究 河北新報5月11日 菅   洋: 浮きイネー植物の特作を巧みに利用 河北新報5月18日 管   洋: 文化伝播-ルーツ求め宇宙から客も 河北新報5月25日 管   洋:動く遺伝子 コスモス6月号:207 菅   洋: オンロイバナ幻想--ラバ,永遠の笑み 庄内日報7月5日 背   洋: ネムの花幻想-心象風景をたどる 庄内日報8月2日 菅   洋: ノウゼン-レン幻想一風化しない原風景 庄内日報9月6日 菅   洋:庄内に"西洋′′の痕跡一北万の道ロマン 庄内日報11月15日 菅   洋:宇宙での作物栽培一月の冴える季節にJ_i三内日報11月22日 管   洋:生物進化の不思議-ゲゲズウゲゲズウ 庄内日報12月20日

- 9 -Jt･[  洋: i-端'柚物学におけるオオムギとエンドウの届地性突然変異体の利用 第31凶ガン

マー7イールドシンポジウム,農林水庵省生物資源研究所放射線育棺場,茨城県大官町 7H

2-3 日

甘   洋: 山形八円紀｢阿部亀冶｣,山形右遊学館講演, 11月22FI

suge, H., H. Takahashi and K. Abe : Use ()f grasvitroplC mutants for the study of

plant growth in space.第2担=-:甜Ll.I.物羊シンポジウム 帝塚山柚別大学 5円9 Ej

Suge, H∴ Hormonal regulation of crop growth in relation to adaptation･

Mini-symposia. Biochemical and agronomic aspects of internal and external

regulation of crop growth. The lst Asian Crop Science Conference, Se()ul, Korea, Sept. 26.

Suge,ロ. : Adaptation of plants in space environment. Sunchon University,

Korea, Sept. 29.

高橋 秀幸:宇山環境と植物の成長-とくに根の定位制御について一 理研シンポジウム ′L

物制御に関するバイオサイエンス 2日5日 和光rh一

高僑 秀幸:植物の屯力反応に関する生理･生化学的研究 第15trl川川HIL学振興財用事業報告 書 榔司法人山川科学振興財円 pp. 43-45, 1992.

Takahashi, H,, H. Suge and T. K. Scott : Hydrotropism and its interaction with

gravitropism in roots. Yamada Conference XXXII Osaka Japan May 5 --- 8 , 1992

Takahashi, H., H. Suge and T.K. Scott : Hydrotropism and itsinteractionwithgravitropism

in roots. Plant cell walls as biopolymers with physiologlCal functions. Masuda, Y. ed. Yamada Science Foundation, pp. 385-387, 1992.

Hydrotropism in seedling roots has been unequivocally demonstrated. The

hydrotropic response is influenced by the magnitude of both hydrostimulus and gravistlmulus and by root sensitivity to gravity. It has been indicated that moisture gradients for lnducing

positive root hydrotropism are perceived by the root cap.

10 -∼-∼∼遺伝子生態研究部門∼--M的

I-_('1研究部門では, ｢人為的に遺伝[-を改変した′t--.物の生態系における動態｣を主要テーマとし て,柄物および徽牛.物を対象に研究をすすめている0本年度は以卜のような研究を行った0 1.環境ストレス耐性植物の作出と遺伝子発現 突然変異体の選抜とその特性: EI処矧二よって得られたイネ及びトウモロコシの5MT (5-methyltryptophan)耐性株の収量性,トリプトファン合成系酵素の活性について, L対照地物と 比較検討したところ,収量性において差異はみられなかったが,アンスラ二ル酸シンタ-ゼ,ト リ7o卜7アンシンタ-ゼの活性が高いことがわかったo イネの低温感受性(クロロンス)品種は, 低7I,i (15℃)暗黒下でエチオブラスト形成が阻害され,これが単一遺伝子によ+)調節されている ことが示唆された｡タバコの受精2-3日後の花をEMS (().1%)で処理して得らtLたM2椎(･ からNaCl耐性個体を選抜することが出来たo アスパラガスの薬剤耐件変異体の選抜とPCR法 による性の発現の解析の予備的実験を行った｡ 細胞融合と外来遺伝子の導入:トランスジェニックタバコ(カナマイシン耐性,ストレプト マイシンr紺牛)とニンジン細胞質雄性不稔株との細胞融合によって体細胞雑椎を育成したo この 雑椎は,タバコ巾東のNPTII遺伝子とニンジンの雄性不稔株の特異mtDNA断片(PKT5)を 合わせもつ｡イネから単離したrgpl遺伝トをイネに導入するために,プロトプラストの調幣,エ レトロポレーションの条件を検討したo (神崎洋之,妾 権圭,木坂広軌 木坂兵rtl美, ...:田理 一朗,李 栄玉,.亀谷寿昭) 2.改変微生物の′t態とその利用 軟腐病細菌の遺伝子を改要して得た非病原性変異菌を利用して, -クサイ軟腐病の′I:.物防除法 の確立をめざして研究を進めているo 井病原作変異菌株の細菌学的ならびに生態学的件質につい て調べ,以下のような結果を得た｡ 調査した70項目の細菌学的性質のうち,ペクチナ-ゼの産生能が低下している以外臼､とった変 化はなかったo また, -クサイ葉上においても変異南は親閲株と同様な挙動を示すことも明らか になった｡変異筒と軟腐病菌とを混合して-クサイに接種した場合,病斑形成が著しく阻害され たo そして,この阻害作用に変異繭の産生するバクテリオシンの関与が示唆された｡さらに, -クサイ汁液q]にはバクテリオシン生産誘導物質が存在しており,しかもこの物質は121℃, 15分 ll

-の融,rl処理でもその活性は変化せず,高温に安定な物質であることが分かった｡ (菊本敏雄,馬 淑梅) 3.イネの環境ストレス耐性に関する種内変異とその形質発現機構

近紫外光量の増加および土壌環境の変動に耐性なイネ遺伝資源の探索ならびにその形質発現機

構の解明を進めている｡日本のイネはインド,インドネシアの在来品椎に比較して近紫外光の増 加に耐性な品種が多いことが分かった｡この形質に関する遺伝解析を耐性と感受性品種との交雑 後代を用いて進めている｡土壌環境ストレス-の耐性機構の一要因である根系の形態は,根の伸 長方向と関連があることが水田での調査から示唆された｡イネの根の仲良方向は重力屈性と酸素 屈性との感受性のバランスによって決まること,種内変異はそれらのバランスの差異に起因して いることザ考えられた｡重力屈性と酸素屈性との感受性との関連も考慮し,イネの根の仲良方向 の形質発現に関して遺伝解析を進めている｡ 海外学術調査(熱帯アジアにおける稲遺伝資源の生態遺伝学的調&)に参加し,カンボジア, ベトナム,マレーシア,タイで野生および栽培イネの生育地の植生,生態環境の調杏および採集 を行った｡ (佐藤雅志)

1992年1月∼1992年12月に印刷発行された本研究センター職員の論文,

著書の抄録

Kameya, T∴ Selection of tobacco mutants resistant to sodium chloride from mutagenized

seeds. Plant. Cell. Ore. Rep., ll: 341-343, 1992.

Tobacco mutants resIStant tO SOdium chlorlde(NaCl)were selected from M2 seeds originating from flowers treated wlth ethylesne imine(0･2%)at 48 hours after pollinatlOn･ Three seedlings resistant to NaCI were screened from ca･25,000 seeds and grew ln the nutrient solution

containing 1.5% NaCl, whlle control seedllngS did not. The genetic analysts Showed that the resistance was controlled by poly genes ln the mutants･

Kameya, T.,H･ Lee, S･ Toki and H･ Kanzaki : Induction of transgenic tobacco plants by

utilization of fertilization cycle. Japan. ∫. Breed. 42: 431-435, 1992･

pIStilsof tobacco plants were treated wlth the DNA of the plasmld pBI121 at varlOuS

times after pollination･ When the treatment was applled at 36 and 48 hours after pollinatlOn･

transgenic plants were obtained･ This observation indicated that the optlmum time for transformation was the stage that immediately preceded or followed fertllization･

12 -Ueno, K. and T. Sato : Varietal difference ingrowth directions of rice crown roots and relation

to gravitropic response and diameter of crown roots. Japan J. Breed, 42: 779-786, 1992. The growth direction of four crown roots of rice varieties belonging to Indian

ecotypes(aus, Oman and boro), Indoneslan eCOtyPeS(bulu and tjereh)and Japanese lowland and

upland varieties was examined in darkness at the seeding stage. In the aus varieties the growth direction of crown roots varied markedly. Part of these varieties which belonged to the indica showed rather larger ratio of crown roots growing horizontally compared with the other groups. In the Oman and boylO Varieties, the crown roots grew horizontally. Crown roots growing upward

were detected in the Indonesian ecotypes. In some of the ljeyleh varleties, however, crown roots

grew horlZOntally as in the case of the Indian ecotypes. The crown roots of the Japanese lowland

and upland rice varieties grew downward and this tendency was more consplCuOuS for lowland

rice, the growth direction of the rice crown roots differed between indica and I-aL)onica, and was

also related to the cultivation conditions. Under dark conditlOnS, the varieties with crown roots

growing downward showed a stronger gravitroplC response and had thlCker crown roots than

the varietleS With crown roots growing horlZOntally. Although the crown roots of the ∂〝J〟 varieties showed only limited gravitropic responses, they were the thickest among the ecotypes used in this experiment. Under lllumination conditions, the crown roots of all the varieties grew

downward and showed a gravitropic response. The diameter of the crown roots was longer in

the illuminated plants than ln the dark-treated ones. The growth direction of the crown root appears to be more related to the gravitropic response than to the diameter of the root･

Sato, T∴ Effects of genotype x environment interaction on late-heading Japanese rice･ Rice

genetics IL Proceeding of the Second International Rice Genetics Symposium(International

Rice Research Institute, Manila)., pp. 773-774, 1991.

Japanese rice genotypes EGl, EG2, EG3, EG4, EG5, EG6 and EG7 have the genetic

constitution EIEle2e2e3e3, elelEiE2e3e3. elele2e2EiE3, EIEIE2E2e3e3, elelE2E2EiE3, EIEleiP2EiE3 and EIEIEiEbEiEl respectively. The flowering responses of the seven genotypes were analyzed･

Late-heading genes EI, E2 and E3 COntrOl not the basic vegetative phase but the photoperiod-sensitive phase. Genotypes EGl and EG4(with the El gene and without E3 gene), Were more

photoper10d sensitive under low temperature than ones(with E3 gene andwithout EI gene)A

Genotypes EGl, EG2 and EG4(without the E3gene)had a critical photoperiod between 13 and-14 h ; the other genotypes between 12 and 13 h. However, under excessive photoperiod, the panicles of EGl and EG4 developed more than those of EG3 and EG5･ The difference in flowering behavior of El. E2 and E3 genes under optlmum, Critical and excessive photoperiod may partly

explain the complex pattern of heading behavior when the seven genotypes are grown at

different latitude in Japan.

Hirota, N., T, Hashiba, H. Yoshida, T.Kikumoto and Y. Ehara : Detection and properties of plasmid-like DNA in isolates from twenty three formae speciales of Fusarium oxysporum･ Ann. Phytopath. Soc. Japan, 58: 386-392, 1992.

Plasmld-llke DNA(plDNA)was found ln lO out of 61 field isolates of FuLYanum

(jxysponLm. These 10 isolates were distributed among 6 formae speclales Electron mlCrOSCOplC

analysIS revealed that all these plDNAs were linearmolecules The sizes of plDNAs found were varled from 1.9to8.0 kb. Thesequencehomo19gy amOng four 1.9kbplDNAs, PFOA, PFOL,PFOC and PFOR found in four different F. i,XySIPurum formae speclales was examined by Southern blot analysIS, uSlng nlCk-translated plDNAs as probes･ Conslderable sequence homology was observed among PFOA, PFOL and PFOC DNA, but PFOR had no homology wlth three other l.9kb plasmid DNAs, PFOM and pFOIi DNAsof the sIZeS Of 8･O and 2 2 kb, respectively, had no sequence homology wlth four plDNAs of 1 9kb

菊本､敏雄: 枕席病菌(分租執筆) pp.113-117 1一 上境からの検出1,と.汁数 2 分離歯株の判別 3. 1二項への接椎 新編 -1･_壌微生物実験法, +.壌微生物研究全編 養腎骨(1992)

学会での口頭発表,展示発表

松原重厚,吉崎満雄,亀谷寿昭:エゾウコギの成木組織からの不定 誘導と増殖｡日本育椎学 会(4月1-3日,千葉大) 妾 権圭,亀谷寿昭: EMS処理によって得られたトウモロコシの5MT耐性株の選抜及び追 伝様式｡日本育種学会(4月1-3日,千葉大) 若山真由美,､李 孝淵,亀谷寿昭: 5MT抵抗性イネ系統の諸特性一収量構成要素,オーキシ ン反応性｡日本育種学会(4月1-3日,千葉大) 亀谷寿昭:アミノ酸アナログ耐性｡第3回柄物組織培養コロキウム(7月22･23日,新潟市) 木坂広明,亀谷寿昭:細胞融合によるニンジンとタバコの体細胞雑種植物の作出｡日本育種学 会(10月18-20日,名古屋大) ･LT田埋一朗,佐藤雅志,亀谷寿昭: イネにおける低温クロロンスの遺伝生埋学的研究1.幼 苗期のクロロンスと黄化について｡日本育椎学会(10月18-2()H,名古屋大) 蓑 権圭,亀谷寿昭:トウモロコシの5MT耐件株の特性｡日本遺伝学会(10月24日,仙台市) 佐藤雅志,上埜喜八:イネにおける冠根の伸長方向の品椎間差異 4.屯力鳩性と酸素刷ゾ壬:.と の競合作用についてo 日本育椎学会(10月18-20日,名+T屋大) 佐藤雅志,佐藤洋一郎: ラオスの稲遺伝資源. E1本育種学会(10月18-2()H,名古屋大) -

14 -Tadashi Sato : Near-ultraviolet light injuries affected by an inhibitor of GA

biosynthesis in Indica rice varieties･ sabrao InternationalSymposium onlmpact of

Biological Research on Agricultural Productivity ( 5月10-13日, Taichung, Taiwan)

高原美幸,岩捌哲哉,塩EB止幸,木村俊夫,菊本敏雄: 非病原件Erwinia carotouora subsp･

cwotouo71aによる軟腐病の生物防除｡日本柄物病理学会入会( 5月26-28円,盛岡)

馬 淑梅.菊本敏雄: -クサイ軟腐病の′上物防除 1. Erwinia carotouorasubsp. carotouora の非病原性変異菌体の細菌学的性質o u本植物病理学会東北都会(10月27-2日H,幅鳥) 菊本敏雄,馬 淑梅,高原吉辛: -クサイ軟腐病の生物防除 2. Erwinia carotovora subsp.

carotouoraの非病原性変異菌株の-クサイ葉ヒの動態o H本柄物病伴学会東北部会(10日27-28日,福島)

環境情報研究部門-∼∼

本研究部門の時限内到達すべき中心目標は,土壌細菌分野で微生物遺伝生態学の基礎を確立す

ることである｡すなわち,牧草および水稲の土壌環境中にすむ細菌群集の構造(表現里構造)を, それぞれを構成する細菌株の増殖速度を中心に解明し,この表現'fl'-j_構造に対応する遺伝子構造特 性について検討することである｡ 本年度におこなった研究は以下のようである｡ (i)各土壌の細菌群集の遺伝生態的研究にはモ デル生物となる菌株が必要であり,これをエコ･コレクションとして系統的な研究対象とする考 えを提案した｡ (ii)草地土壌細菌群集,水田細菌群集のそれぞれに対応するエゴ･コレクション を構築した｡ (iiO コロニー形成成分曲線にしたがい各菌株をグループ化し,各構成菌株の形態的, 生理的特徴を解明したo (iv)各グル-プについて,細胞の表面荷電と表面張力を測定したo測定 値はグループ毎に一定の集中分布を示し,その平瑚直はグルー7潤で規則的な変化を示した｡す なわち,コロニー形成時期が速いグループから遅いグルー70になるにつれ,負の表面電荷は′トさ くなり,表面張力は疎水的な方向に変化した｡ (Ⅴ)ゲノムDNAのG+C含量比も各グル-70毎 に集中分布を示した｡また,草地エコ･コレクションの各菌株のdnaAの一部領域の塩基配列を 検討した結果,各グループ毎に特徴ある配列傾向を示した｡ (vi)さらに,各細胞に存在するDN A-polymeraseやnif-geneのタイプについてhybridization法によりの調奄し,その遺伝情報領 域の構造解析に着手した｡ (森崎久雄,笠原康裕, G.クリスチーナ, E･アデル,服部 勉) 水酬氏栄養細菌S 181株の超薄切片の電顕観察の結果,この蘭は発芽によって細胞分裂を行い･ Blastobacter,またはその近縁のものであるとされた｡この歯は0.1-0･4% NaClの存在下で,そ の増殖が大きく抑制され,細胞には内膜構造の著しい形成が認められた｡同じ条件下でアラニン の取り込みもかなり抑制された｡ NaClの存在によって膜構造に異変が起き,たんばく合成の抑 制が起きる一万,膜合成はなんらかの形で継続しているものと思われるo また.植物病原菌Aeudomonas sp7'ngaeの変異株および増殖速度の異なる草地細菌の表面特 性について,ベルギーのRuxhet教授らと共同研究を行った｡ (森崎久雄･笠原康裕,谷川俊乱 服部 勉) 小麦根圏から単離した細菌株の形態的特性, G+C含量比等を検討し分類と多様性について研 究を行っている｡ (○紅英,佐藤 匡) -

16 -土壌懸濁液中での Bradyhizobium jaPonicum の生残に関与する生物的因子(洛南性菌,桔抗 胤 嬢生動物など)について検討した｡ (M.メニ7,佐藤 匡) 除草剤PCP分解に及ぼすセルロ-スの影響を検討し,その効果がグルコースよりも弱く遅延 的であることを認めた｡ (佐藤 匡) 火山灰土の植物遺体部分と土壌部分の双方の腐値酸のdlogKとRFを検討し,土壌生成の年代 との関連性について検討したo (佐藤 孜) 水田中のメタン生成とCaC12添加の影響を検討した｡ (佐藤和夫) 1992年1月∼1992年12月に印刷発行された本研究センター職員の論文,

著書の抄録

Vargas, R. and T. Hattori : The distribution of protozoa within soil aggregates･ J･ Gen･ Appl･

Microbiol" 37: 515-518.

The dlStrlbutions of flagellates, amoebae, small ciliates, Colpoda and large clllateS

other than Colpdb withln soil aggregates(1-2mm in diameter)which were obtalned from

Kumanodou field near Sendal Were Studied by the washing-sonicatlOn technique. Large ciliates

including colz'dd were harbored inslde of the aggregates･ Some parts of flagellates and amoebae were involved inside the aggregates, though most of them reslded in the outside. ･These results

are interpreted by the size distribution of pores inside the aggregates･

Hattori, T∴ Distribution and movement of protozoa within and among soil aggregates･ Bull･

Jap. Soc. Microbiol. Eco1., 7: 69-74.

This paper reviews our studies on the protozoan distrlbution and their behavlOur withln and among soil aggregates. Our studies were performed with the ldea that the aggregate structure involving pores of various size lS the key concept in the analysis of microenvironment

of soil microorganisms. Aggregates(1-2 mm in diameter)taken from sandy clay loam soil were

used throughout these studleS. The malれ results are as follows:(1)Detected protozoan groups

dlffered noticeably from aggregate to aggregate. This suggests that protozoa cannot mlgrate

easily from aggregate to aggregate under field condltlOnS.(2)As most protozoan cells were easily

washed out into the water, we consider that these organlSmS usually inhabit on the surface or

in non-capillary pores opened to the surface･ Some of amoebae, flagellates and small cillateS

cells, however, persISted in being washed out･ These cells are considered to have inhabited in

closed non-capillary pores inside the aggregates.(3)When Colpoda sp･(protozoa)and Klebslella

pneumomadbacterlum)Were introduced to sterilized aggregates. Colboda sp･ ate the bacterial ce11s anchored at the surface and in the open pores. The protozoa were not able to consume

17 -the bacterlal cells ln nOn-Caplllary pores.(4)In sterillZed aggregates, 17 -the percentage of eaten bacterlal cells at the surface and in the open pores increased wlth the amount of added prot()zoan

cells in a range from ca. 0.3 to ca 50 cells per aggregate at 60% W.班.C. Protozoan movement between and wlthin soll aggregates is llmlted under thlS moisture condltlOn.(5)Under higher

condltions of moISture, however, the protozoa ate a much hlgher percentage of bacterlal cells than at 60% W.H.C. The Increase ln the moISture COntent must facilitate the movement of the protozoa wlthin and among aggregates

高野 遣典,服部  勉:海水中各純金属への付着菌の単離および同定｡材料と環境, 41:

619-621.

1n order to IS()late and identlfy the bacteria adherent to metals Immersed ln the sea

water, Investigation was carrled out by immersing the several metals(stalnless steel, Ti, Cu and

Al)in the sea water in Shiogama The isolated bacteria have been classified 14 groups, which

have been ldentified as Pseudomonads, Flavobacterlum, AclnetObacter, EnterobacterlaCeae,

Moraxella and VlbrlO.

Morisaki, HリY･ Kasahara, SI Tanigawa and T･ Hattori : The changes in the surface

characteristics of Pseudomonas syringae induced by a plasmid. J. Gen. Appl･ Microbio1., 38: 165-177.

The changes in the sedimentatlOn, the surface properties, and the attachment of

pseudomonas syringae pv･ airoPurPurea NIAES 1309 induced by introduction Of the plasmid

pBPWl::Tn7 were studied by comparlng Wlld-type(WT)cells and cells containing the plasmid(PBPWI cells)･ The cell sedimentatlOn rate, Which was markedly enhanced by the

lntrOduction of the plasmld, was lnVeStlgated quantitatlVely by using an image analyzer･ The

element causlng the sedimentation was assumed to exist at the cell surface･ The PBPWI cells showed a greater negative surface charge than the WT cells･ Infrared spectra together with the data of the cell surface charge suggested that the PBPWI cells contained more protein but less sugar residues at the cell surface compared with WT cells･ Llttle difference could be found in the surface free energy, based on dispersion and polar components, between WT and PBPWI

cells. MICrObial cell attachment to the surface of glass was obseⅣed continuously ln a parallel

plate flow system･ The number of PBPWI cells attached to the glass surface was greater than that of the WT cells; about 5 times greater after 6 h from the beginnlng Of the experiment･ A

factor other than the surface charge was assumed to be responsible for the cell sedimentatlOn and/or the cell attachment to the glass surface･

服部  勉:微生物世界の混層性｡混層流, 6 :293-296.

The natural environments of mlCrOOrganisms are generally composed of two or more phases･ Microbial cells themselves are so small that the even distribution of molecules or ions is not fixed owing to thermal fluctuat10m･ A large amount of microorganisms live at alr-Water,

air-solid or water-solid interfaces. It was shown how a varlety Of microorganisms come to stay ｡n the surface of rlVer bed stones. Soll lS the most important habltat Which accommodates a

great variety of bacteria, fungl and protozoa Multiphase mlCrOStruCture Of soil aggregate is

considered to be essential to support the lives of these organlSmS･

18 -sato, K: Pesticides and microbial ecology in soiHmportance of study of soil bacterial flora･

Trends in Soil Science, 1: 343-356, 1991.

LlteratureS Of study of the effect of pestlCldes on microorganisms ln SOll which were

published for the last decade were revleWed by focussing malnly on the subjects Of nltrOgen Cycle

relating to soil fertlllty and of soil microflora･ The Importance Of elucldatlng micro flora for

the assessment of pesticide-applicatlOn Was pOlnted out under the followlng Items ;

Introduction,

Effect of pestlCldes on microbial activltleS COnCerning nitrogen cycle ln SOll･ NitrificatlOn

Denltrlfication

Nitrogen-fixation

Effect on the other microblal activities, Effect on soil microflora,

Conclusions. 佐藤 匡: L壌汚染問題と土壌改良剤･土壌微生物の有効利用(共著) p･200-219 (柿 修社,東京, 1992) 土壌環境の保全,維持管理および機能rl･｣上のための微生物の利用に関する単行本に以卜の項目 で分拙執筆した｡ 第7節 農薬と土壌微生物の生態 1.はじめに (1)土壌中の微生物と農薬 (2)土壌微生物の生態 2.土壌中での農薬の挙動 (1)土壌中の農薬の行方 (2)農薬の土壌-の吸着 (3)農薬の土壌中の移動 3.農薬に対する土壌中の微生物の対応 (1)部分殺菌効果 (2)微生物作絹に対する第2邪 (3)微生物フロラに対する影轡 4.七壌中における農薬の微生物分解 (1)微生物による農薬の分解 (2)土壌中での農薬分解微生物の挙動 (3)農薬分解に関わる土壌囚1-(4)農薬分解微生物の検出と分離 (5)農薬の微生物分解とバイオテクノロジー 5.おわI)に-7;･十の問題一t'.･J.I

一19 -学会での口頭発表,展示発表

服部 勉:微生物世界のi昆層性｡第11回混層流シンポジウム(7月17日,仙台) 服部 繁11,服部 勉:原生動物の土壌団粒内分布0 日本微生物生態学会第8回大会(11月 15日,東京) 森崎 久雄:親水性･疎水性表面-の乃eudomonas syn'ngaeの吸着.日本微生物生態学会第 8回大会(11月14-16日,東京) 森崎久雄,新垣降資, K. Gorlach,服部 勉,寒川喜三郎:水田土壌から単離した細菌の細胞 表面荷電特性｡日本微生物生態学会第8回大会(11月14-16日,東京) 谷川俊治,森崎久私 服部 勉:低栄養細菌S 181の塩感受性｡日本微生物生態学会第8回大 会(11月14-16日,東京) 若尾紀克芳賀英樹,服部 勉:ヒ素耐件水田土壌細菌群のコロニー形成曲線による解析0日 本微生物生態学会第8回大会(11月14-16日,東京)

sato, K. : Localization of effect of the pesticide, PCP (pentachlor0-phenol) on

microflora in soil. International symposium on environmental aspects of pesticide

microbiology (17-21 Åug. 1992, Sigtuna, Sweden)

その他の記事

Sato, K.: Localization of effect of the pesticide, PCP (pentachloropenol) on microflora in soil･ Proceedings of International Symposium on Environmental Aspects of Pesticide

Microbiology(ed. by J.P.E. Anderson et al. Dept. of Microbiol. Swed. Univ. of Agric･ Sci･), Sweden. pp. 42-47, 1992.

PCP affected soil bacterial flora to comprise limited bacterial groups under several experiment conditlOnS even though the kind of the bacterial flora dlffered depending on the

conditions. Major part Of bacterial strains of the flora had stronger resistance to PCP than those

established in soils wlthout PCP-applicatlOn. There were some relationships between the bacterial groups and degree of PCP-resistance. ThlS means that the bacterial flora in several condltlOnS Was established through a selective force of PCP and stimulatlOn Of PCPィesistance of the bacterla may be adopted as an lndex of impacts of the pesticlde on microorganisms ln soil. PCP-resistance of bacteria in field soil was not markedly stimulated when the thick soil layer(0-10cm)was sampled. Bacterla resistant to a higher concentration of PCP increased in the upper soil layer(0-2cm), while they did not in the lower layer(5-10cm)･

- 20 -∼-臨界生態遺伝研究部門

本研究部門は｢臨界環境条件下における植物と微生物の動態と遺伝資源の探索に関する研究｣ すなわち｢予想されている紫外線量の増加,二酸化炭素濃度の増大とそれに伴う温度上昇など地 球環境の変化が,植物の成育や微生物の生活に,どのような影響を及ぼすかを実験的に究明し, 生態系における種の動態や,生物生産動向の予測に資すると共に,臨界環境に耐性をもつ遺伝資 源を探索する研究｣を遂行することを目的として, 1992年4月に新設された｡現在スタッフは1 人(8月中旬着任)である｡ 研究課題 Ⅰ紫外線がイネの生長,発育に及ぼす影響の解析,紫外線に耐性な品種の探索および紫外線耐 性機構に関する遺伝学的,生稚学的解析

経過:ここ2年､ aus, aman, boro, bulu, tjereh生態7fLli,日本水楓 陸稲のアジア栽培稲約 200品種の生長,発育に及ぼす紫外線の影響をファイトトロン,バイオクライトロンを用いて予 備調査を行ってきた｡その結果明らかになった事は次の通りである0 (1)革製の異なる日本稲 ササニシキ,農林1号,農林20号,増産1号は紫外線に対して異なった抵抗性を示す｡ササ ササニシキ,農林1号,農林20号,農林1号は弱い｡ (2)同一の生態型や品種群に属する品 椎でも紫外線に対して異なった抵抗性を示し,日本水稲およびboro生態型は強い抵抗性を示 す品穐群である｡なお,この2品種群にはより強い抵抗性を示す品種が多数含まれる｡このよ うに,紫外線抵抗性は栽培されている地理的環境と密接には関係せず,従来の栽培稲b)タイプ 分けを紫外線抵抗性の強弱に短絡的に適用するわけにはいかない｡ (3)どの生態私 品種群に も紫外線によって生長が阻害される反応と促進される反応が含まれる｡生長が阻害あるいは促 進される程度は紫外線の強度と必ずしも相関しない｡ (4)紫外線の効果は可視光によって打ち 消され,その効果は光強度に依存する｡そのような可視光による修復効果にも品種間に差異が

認められ,ササニシキは強く,農林1号は弱い｡ (Japan ∫. Breed･ 1992･ 42, 545-552; Japan

∫. Breed. 1993. 43, 61-68)

ⅠⅠ紫外線が植物と微生物の生態に与える影響の解析: (Fusanlum, Eythium)歯によるホウレン

ソウの立ち枯れ病の発生に及ぼす紫外線の強度と波長の影響の解析

ⅠIl 混植されたイネ科牧草と豆科牧草の群落構造に及ぼす紫外線の影響

-Ⅳ 紫外光,青色光に対する光感受性からみた挿々のHelminthosporium ()ryzaeのタイプ分け:

(青一近紫外光吋逆反応機構の解析)

1992年1月∼1992年12月に印刷発行された本研究センター職員の論文,

著書の抄録

Kumagai, T. and T. Sato : Inhibitory effects of increase in nea｢UV radiation on the growth of Japanese rice cultivars (Oryza saliva L.) in a phytotron and recovery by exposure tovisible

radiation. Japan. J. Breed., 42: 545-552, 1992.

Experiments were conducted in a phytotron to examlne the effects of near ultraviolet ＼ (near-UV) radiation with a large amount of UV-B (ultraviolet radiation between 280 and 320

nrp wavelength) and a small amount of UVIC (ultravlOlet radiatlOn less than 280 nm wavelength) on the growth of 4 Japanese rice cultivars (Oryza saliva L. cvs."Sasanishiki"/Norin 1","Norin 20" and "Zosan l'). The increase of plant height in all the cultivars examined was inhibited

by neaトUV radiation applied along with visible light. The near-UV radiation also caused the

brownlng Of the leaves/Sasanishikl'was the most resistant cultivar to the injury caused by near-UV radiation, while Norin 1" exhiblted the lowest resistance. Furthermore, the

development of leaves and tillers, increase in fresh and dry weight of biomass, photosynthetic rate and chlorophyll content besides plant height in"Sasanishiki"and"Norin 1"were lnhlbited by the increase in near-UV radiation. Increase of irradiance of visible light alleviated the inhibitory effect of near-UV radiation. "sasanishiki" showed a greater resistance to the

inhibitory effects of near-UV radiation and a greater capacity to recover from the inhlbitory

effects of near-UV radiation through the exposure to visible radiation compared with"Norin

r

It was suggested that the resistance to the effect of near-UV radiation was either due to a lower sensitivity to near-UV radiation or to a greater abllity to recover from the injury caused by near-UV radiation throughthe exposure tovisible radiation.

Honda, Y., T. Kashima and T. Kumagai : Suppression of brown spot disease of cultivated

Chrysanthemum by manipulating phototropic response of conidium germ tubes of Septoria obesa. J. Phytopathology, 136. 270-278, 1992.

An antagonistic effect between UV-blue (shorter than 500 nm) and red (longer than

600 mm) wave regions on the induction of phototropic response of conidium germ tubes has been demonstrated in the fungus, Sepioyia obesa, a causal organism of brown spot disease of cultivated chrysanthemum. PhototroplC response Of conidium germ tubes was dependent on the ratio of

fluence rates between negative phototroplSm-induclng UV-blue wave region and positive

phototropism-inducing red wave region. Elimination of UV wave region shorter than 390 nm by an ultraviolet absorbing vinyl film from the radiation significantly reduced the negative

phototroplC response Of conidium germ tubes and suppressed the invasion of the fungus into

- 22 -stomata. Thus, manlpulatlOn Of the phototroplC response Of conldium germ tubes by contro一ling

llght quallty resulted in the suppression of brown spot disease of cultlVated chrysanthemum･

学会での口頭発表,展示発表

Honda, Y. and T. Kumagal : Two kinds of antagonistic actions of dlifferent wavebands

in fungal photomorphogenesis. llth International Congress on Photobiology (Sept. 7-12.

Kyoto)

Kumagai, T. and T. Sato : Effects of near-UV radiation on the growth of rice plants in a phytotron, llth International Congress on Photobiology (Sept. 7-12. Kyoto)

佐藤椎志,熊谷 忠:近紫外光に耐性な遺伝資源の探索｡日本育椎学会(4月,千葉大)

その他の記事

熊谷  忠: 光環境と植物｡ (9月,岩崎電気㈱)

- 23 -生態システム研究部門-∼

タネツケバ十の形質発現における日長反応の地坪的変異 北緯36度と38度の日本海側および太平洋側の4集団を用い,自然日長の周年変化に対応して どのような形質発現の違いを示すか解析したo その結果, 38度の集団は日長の如綿に伴って著 しく前繁殖期間を延長し,その後の形質発現に大きく影響を及ぼした0 -育, 36度の集団は毎 日条件になるに従って花芽分化の遅延が見られるが,種子生産を大きく妨げるものではなかっ た｡したがって,高緯度の集団は春から初夏にかけて集中的な椅子生産によって集団の維持を はかっているが,低緯度では年間を通して椎子を供給していると考えられる｡

形質発現と温度環境

生育環境が異なるそれぞれ2集団のタネツケバナおよびスズメノカタビラの前繁殖期間にお よぼす高温(32℃)および変温(32/22℃)の影響を解析した結果,それらに全く反応を示さ ず,この形質が温度に非常に安定であることが示された｡しかし,その後の形質発現は強く温 度の影響を受けた｡これらの幼植物を32℃と22℃におき花芽形成の後,それぞれを互いに入れ 替えることによって温度が繁殖器官形成にどのように関与するかについて現在解析を進めてい る｡ カタバミの形質発現における集団間および集団内変異 2種類の異なった花柱性を含む6集団を用いて生活史に関する20形質の変異性(環境分散お よび遺伝分散)を解析した｡雌ずいの長さ,やくと柱頭間の距離,前繁殖期間および果実など の繁殖器官は集団の違いによる遺伝分散が大きく,一方,栄養器官に関する形質は集団内の家 系の違いによる遺伝分散が大きく,分化が進んでいることが兄いだされた｡ ミゾソバの開花特性の解析 1回繁殖性の1年草ミゾソバの北方刊ま年2回の開花を示す｡この現象の適応的意義を解明 するために日長および光量に対する反応を検討し, 1回目の開花が自殖性の閉鎖花の生産と強 く関わる基部からの分枝の形成と関連をもつことが示唆された｡ 本来1回繁殖性であるはずの閉鎖花植物1年草ミゾソバのうち,北方タイプが同一個体上に 年2回の開花を示す現象が野外集団で観察されるが,昨年までの人工環境Tでの日長処碓実験

- 24 -では1回目の早期開花は観察されなかった｡本年('92)はこの1回目の早期開花の適応的意義 を解明するために,光条件を4段階(ファイトトロン内での日枝2段階,温室での自然日長下 光量2段階)設定し,ミゾソバの反応を計測した｡その結果,ファイトトロン内では, 1回目 の早期開花は観察されなかったが,個体基部から地表面に平行に,あるいは地中に向かって分 枝伸長が兄いだされた｡この分枝は2回目の本格的開花の際に日殖型の閉鎖花を生産したo 自 然日長条件下では明らかに1回目の早期開花が観察され,同時に基部分枝も観察された｡早期 開花を促進する要関と,其部分枝を促進する要因が重なる可能件が強い｡ 1回繁殖柄物の2回 開花という特異な現象が,もっとも効率的な生産･繁殖をもたらすように個体成長スケジュー ルを調節しているという適応的観点から普遍化できそうである｡

1992年1月∼1992年12月に印刷発行された本研究センター職員の論文,

著書の抄録

Kawano, S" M. Ohara and F.H. Utech : Lifehistorystudies on the Genus Trillium(Liliaceae)

Ⅵ. Life history characteristics of three western North American Species and their

evolutionary-ecological implications. Plant Species Bio1., 7: 21･36, 1992.

Life history characteristics of three western North American Tn'llium species, i.e" T. ovatum (Pedicellate-group), T. albidum and T Petiolatum (both Sessile-group), Were critically

investlgated and compared.

The stage-class structure, based upon leaf area, of populations of the three species

all were indicative of stable populations, even though the species occurred in contrastingly

different habitat conditions. Trillium ovatum occurred in the deep shade of mesic coniferous forests on mountain ridges or slopes. Trillium albidum was found in exceedingly damp

sandylloam soils in deciduous forests developed on the lowland flood plains. Tn'lliumかtiohmim

occurred on dry rocky or gravelly shrub-dominant areas. There was a gradual but conspicuous

decrease in the number of individuals in the early juvenile stages, followed by slmilar numbers of plants in the intermediate stages and mature flowering stages･ Recruitment of offsprlng

appears to be exclusively dependent upon sexual reproduction in all three species, since none

of the species formed vegetative offshoots as found in some sessile group species occurring ln

eastern as well as western North America. Analysis of spatial distributions within the

populations of T. Ovatum and T〆tiolaium revealed successive changes from aggregated Uuveniles) to random (intermediate stages), and overdispersed (flowering plants) distributions･

The evolutlOnary-eCOloglCal relationships of these three species are compared with those of 27

0ther Trillium species.

ー 25 --Tamura, M., F.H. Utech, and S. Kawano: Biosystematic studies in Disporum

(Liliaceae-Polygonateae) Ⅳ. Karyotype analysis of some Asiatic and North American taxa with special

reference to their systematic status. Plant Species Bio1., 7: 103-120, 1992.

Fifteen Asiatic and four North AmerlCan taXa Of the genus Disporum (llllaCeae-Polygonateae) were karyologically examlned. The chromosome numbers and karyotypes of D. multljlorum (2n-14), D. sesslle var. sessile f. minus (2n-16), D. sesslle var. micranthum (2n- 16), and D･ taiPingense (2n/-16) were determlned for the flrSt time･ Thirteen additional chromosome counts and karyotype analyses were made for the following ll AslatlC

DびPorum taxa (Section DisponLm) : D. calcaratum (2n- 14 and 16-a new count), D. cantomense

(2n- 14 and 16), D. kau)akamil (2n- 16), D. longistylum (2m- 16), D. lutescens (2n- 16), D. sessile var. sessile i. sessile (2n- 16), D shimadaJ'(2n- 14), D. smilacinum var. smilacinum (2n- 16), D. smilaciunm var. ramosum (2n- 16), D. unljlorum (Zn- 16), and D. uindescens (2n- 16+ 1B-a new

count).

The karyotypes of four North American taxa (Sect10n Prosaries) were reported for the first time, althoughthe same chromosome counts had been previously known for each taxon: D_hookeri(2n- 18), D. lanuglnOXum (2n- 18), D maculatum (2n- 12), and D. smithill(2n- 16). D.

maculatum possesses a very characteristic satellite on the long arm of the fifth subterminal

chromosome: the karyotype of D smithill (X-8) lS also characterized by possessing aminute

satellite on the short arm of the flfth pair and also by a secondary constriction on the short arm

of the sixth pair.

One of the most noteworthy findings made ln the present study is that the species of Sect10n DisponLm and Section Prosartes possess conspicuously distinct cytological features

in the size of resting nuclei and cells, interphase chromosomes and mltOtic prophase and

metaphase chromosomes. The plants of Section Disporum have distinctly larger resting nuclel

and cells than those of SectlOn Prosartes ; Section lh'sporum possesses a typical homogeneously diffused type (-densely dlffuse type accordlng tO Tanaka, 1977) of lnterphase chromosomes,

while Section Prosarteshas a prochromosome type ; the condensation pattern of their prophase chromosomes is of a continuous type in Section Disporum, while a proximal type occurs ln

Section Prosartes; Section Disporum possesses distinctly larger sized metaphase chromosomes,

as comparedwith Section Prosartes. All of these karyological differences described above

strongly support D. Don 's origlnal concept (1839, 1841) of treating Disporum and Prosaries as two separate genera･

Yasukawa. S., H. Kato, R. Yamaoka, H. Tanaka, H. Arai andS. Kawano : Reproductive and

pollination biology of Magnolia and its allied genera(Magnoliaceae). I. Floral volatiles of

several Magnolia and Michelhz species and their roles in attracting insects. Plant Species Bio1.,

7: 121-140, 1992.

Volatile substances emitted from the flowers of eight MLqnOlia taxa (M. sieboldiissp. japonica, M. praecocissima var. pyaecocissima and var. bo71ealis, M tomentosa, M, saliclfolia, M. obouata M. denudata, and M. grandlj7oya) and one Michelia species (M. compressa) (MagnollaCeae) Were examined and Identified using GCIMS. Volatile substances of these Magnolia and Michelia specleS COnSISt prlmarily of monoterpenoids and sesquiterpenoids produced by the mevalonate

pathway, acetogenins by the acetate-malonatepathway, and phenylpropanoids by the shikimate

pathway, These Magnolia and Michelia species all possessed various combinat10nS Of volatile

monoterpenoids, acetogenins, and phenylpropanolds, except for Magnolkl ubouahZ, Which