東北大学遺伝生態研究センター年報 1991
著者
東北大学遺伝生態研究センター
発行年
1991-03
挨 拶
東北大学遺伝生態研究センターの活動は,各種の出版物により内外にお知ら
せしているが,全国共同利用施設としての機能に関する部分はワークショップ
の成果を印刷したIGEシリーズがすでに8冊刊行されており,さらに平成2
年度内に当該年度に行われたワークショップ5件の成果が印刷に付されること
になっている｡その他に,内外の研究者にお願いして,我々が目指す新しい境界領域につい
てのいろいろな提言や議論の発表の場として,和文のセンター通信と英文の
News Letter を発行している｡これについては,センター通信はすでに11号に 達し, News Letter も年1回の予定ですでに2号を発行した｡その他に,当該年度におけるセンターの経常的研究を含めた年間の活動を集
約したものとして,年報を毎年発行することとし,すでにセンター発足以来
1988年, 1989年の活動については,年報第一号と第二号として発行済みである｡ここに1990年における活動を年報第三号として,印刷に付することとした｡
ここに年報第三号を発行するにあたり,全国共同利用施設としての機能を踏
まえての当センターの活動にたいして,関係各位の一層の御支援をお願いして
挨拶に代える次第である｡
1991年 3 月東北大学遺伝生態研究センター長
菅 洋目 次
第一部 各部門の研究
生態生押研究部門 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 生態システム研究部門(客員部門)第二郡 共同利用研究
ワークショップ共同利用研究
I GEシリ-ズの紹介 遺伝生態研究センター通信-の寄稿第三部 その他の研究活動
州_E_1人訪問者による特別講義,および特別研究会 毛ンタ-の大学院学生･研究生等の名簿 センタースタッフ 1 5 9 1 4 1 8 5 4 7 9 2 3 3 3 l り ] 7,. 4 4 4第一部
∼--生態生理研究部門∼∼∼∼∼
本研究部Plでは,柄物のそれぞれの椎に特異的な遺伝子情報の発現に必要な生態r刈子に関する 研究を主として行う｡すなわち,菌類や藻類を含む卜等梱物から高等柚物に至るまで,すべての 柄物か有する特定の形態や行動(能力)などは,その栖物体に組み込まれている遺伝 (･に展礎を 持つが,その発現は光や屯力,さらにil,7.度などその植物を取り巻いている生態閃召二よって大き な影響を受ける｡本研究部門では,これら植物の形態形成や行動の発現に及ぼす生態園√･の影響 とその作用機作を,遺伝学的また生理学的方法を用いて解明する｡ ヒゲカビ(Phycomyces)が示す光反応に関係する遺伝子の単離とその解析,胞了･葉柄に存在する 結晶性タンパク質の単離とその解析,接合反応の生理学的解析を行っている｡遺伝子単雛には神 々の方法があるが,当目的には突然変異体の変異性を相補するDNA断片をライブラリーから捜 しLLIけ方法が妥当と判断し,胞子嚢中で胞子が形成されることを利用した形質転換系の開発及び クローニング用コスミドベクターの作製を行っている｡結晶性タンパク質は遠心操作を用いると 胞子と分離できなかったが,胞十重柄懸濁液をショ糖溶液上に重層する方法(自然降下法)によ り単離することに成功し,現在その物性を解析中である｡ (持寄 厚,大瀧 保) ヒゲカビ,ケカビおよびミズタマカどの胞+形成時に見られる核の勅1.'りをDAPI蛍光梁色法や 遺伝学的解析によって明らかにし,これら菌類の突然変異体を作製する際の基礎的知見を得た｡ すなわち,これら接合菌矧二属する菌類は,いずれも環境要関に対する応答の研究では重要なも のであるが,ま･だ十分に適切な突然変異体が単離されているとは言えない｡今後,突然変異誘発 剤で胞子を処裡し,効率よく変異体を単離するためには,胞子中に含まれる核の数や,その核の 起源を明らかにしておく必要があるo ヒゲカどの胞√-嚢柄の光および重力偶作の解析を行ったo ヒケカどの胞子真相の光展性には, 胞√-嚢柄の持つ再カナ由件や光学的な特性も関与していることが,群論的に,また実験的に明らか になった｡ (人瀧 保,宮寛 厚) 研究課題｢生体情報の発現を調節する光反応機構の解析｣については次の論文を作製した｡Inhibition of near-UV light-induced conidiation by blue light in Alternaria solani and
its action spectrum (with Honda) ; Flowering responses to light-breaks in
photomorph0-genetic mutants of ArabidL7f)sis thaliana, a long day plant (with Goto & Koornneef) ; Review : Photomorphogenesis in fungi, with special reference to photosporulation (In
l -Trends in Photochemistry and Photobiology. Ed. by Council of Scientific Reseach Inte-gration, India)｡本年度より新たに設定した研究課題｢紫外線韻の増大や他の環矧人仔がどの様 に複合伸二榊物や徴Fii物の生育,生態系に変化を与え, ′t･.物が本来有している能力の発現に影響 を及ぼすのかを解析し,こうした環境変化により効果的に対応するのに必要な遺伝資源を探索す る｣を進める第一一一lii-h-として, (1)長波長紫外線(UV-B)か神々のイネ品柿の生育に及ぼす影響に ついての解析を開始し,紫外線榊射効果に対する耐性の点でかな()の品仲間差異が存在すること
(with Suge, H. & Satoh, T.; with Satoh, T.)を兄い出したo また,(2)気相中の二酸化炭素か
mycochrome系による菌類の胞子形成の光調節に重大な影響を及ぼすことが明らかになったo (熊谷 忠) 析物椎の野外集川の環境の変動要Lk=二村する反応性とその制御機構の解明を通じて,椎の局所 的な分化の機構の解析をすすめているo とくに, 1年+.M.物としてタネツケバ十,多年生植物と してカタバミの野外集団を用いて,光周期,低温,光強度,栄養などの環境要因に対する反応形 質および反応パターンを明らかにし,それぞれの形質が持つbJl酬隼が集団の特徴とどのような関 わりを持つかが現在の研究目的であるo タネツケバ十の低温,長Ejによる繁殖器官形成相への転換の 磯風 および知日における転換機構の解析によって,野外,および地理的に異なる各集団の生活 史が鹿本的に解明されたo現在これらの地理的な違いによる比較およびタネツケバナ属の種間に おける解析を行っているo カタバミについては,海岸巧｡と内陸戸出二おける発育様式の比較と日長, 栄養,光強度の違いによる反応性を物質分配様式の違いから解析が加えられている｡ (石乗義雄) 先端成長をする黄緑色濠ケノサイト,フシナシミドロ rVauchen'a)の光屈性が,細胞先端での 青色光に依存するCa2'の流入によって起こることをCaチャンネルの阻害剤やアルゴンレ-ザ-(養生研)のパルスを用いることにより確かめた｡細胞内Ca2+濃度の一時的上界が正光酬牛を引き 起こすだけでなく,過剰のCa2十が負光屈性を起こすらしい｡光屈性だけでなく青色光,低pH, およびA23187による先端膨張反応も細胞内Ca2+濃度の上昇による細胞骨格の崩壊を共通の細 胞機構としていることを検証する作業をしている｡ (片岡惇尚) また,ヨ-ロッパの淡水湖沼で採取し,分離した広塩件のフシナシミドロ rV. dichotoma)を 塩濃度以外を一定に保った条件下で培養し,その成長特性を比較解析した｡それら約10株の成長 の最適塩濃度はいずれも汽水域にあるか,塩濃度依存性のパターンは3群に分類できることを兄 い出した｡これらの群はエコタイプというよりむしろ,大陸氷河の退行に伴う生息地の拡大と適 応的進化に対応しているように見える｡ (Detlev Henschel,片岡博尚)
- 2 -1990年1月∼1990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
Kataoka H･: Negative Photoropism of Vaucheria terrestris Regulted by Calcium Il.
Inhibition by Ca2+-channel Blockers and Mimesis by A23187. Plant Cell Physiol. 31. 983-940.
1990.
As reported in a previous article lKataoka (1988a) Plant Cell Physiol. 29: 1323], growlng apices of the xanthophycean coenoctic alga, Vaucheria ierrestris, bends away from
a unilateral blue light (BL) source, if they are simultaneously irradiated with strong back･ ground BL ln a SOlut10n COntaining 1-4 mM Ca2+･ since the negative bending is a function of the product of the external Ca2+ Concentration and the fluence rate of background BL, a
BLlnduced Ca2十一influx at the apex was hypothesized to be the cause of the phototropic
lnVerSion･ The present report provides strong evidence for this hypothesis. Addition of the
Ca2+ channel blockers, La3+, verapamil, nifedipine and nitrendlplne tO media containing 4mM Ca2+ Completely inhibited the phototropic inversion. By contrast, 1〃M
A23187 (plus 4mM Ca2+) not only enhanced the phototropic inversion under background BL,
but also mimicked the background BL; i･e･ it caused negative bending under safe red light.
Inhibition of phototroplC inversion by La3十is also observed under conditions where the
algae are irradiated with untilateral BL for 1 week･ A BLdependent Ca2+ influx and a
consequential elevation of the cytoplasmic Ca2十一level in the apical growth region must be
involved in the early steps of phototropic response･ A BLcontrolled opening of Ltype Ca2+
channels is also suggested.
Key words: A23187 I Blue light - Calcium - Ca2+ channel blockers I Phototropism
(alga) - Vaucheria. 片岡 博尚:下等植物の重力反応｡宇宙植物学の課題-植物の重力反応- (菅 洋縮)学会出 版センター, pp. 1-34. 片岡博尚-1 - 3 -1 はじめに 2 単細胞藻粕の 1)定 義 4 2)分 布 5 3)ェネルギ-論 6 4)重力走性のしくみ 6 3 様相,帝苔類,シタ粗の重力Idl生 1)定 義11 2)分 布12 3)重力受容15 4)反応の様態:研究例17 5)重力l.dl牛のしくみ 25
4 篠根,柿苔帆 シタ相の 1) イr7ヅタの地下呈 2∼う 2)煎茶約PiLl偶体 28 3)シダ前菜休 29
学会等での口頭発表,展示発表
折原紀子.梅村聖一,宮寄 厚,人瀧 保:ヒゲカビ(Phycomyces)における核異常変異株の性 質｡日本植物学会第55回大会(1990年10月2-4日,静岡) 福井 丈,官署 厚,梅村聖一,大瀧 保: DNAinjectionによるヒゲカビ御ycomyces)形 質転換系の開発｡日本柄物学会第55回大会(1990年10月2日∼4日,静岡) 大瀧 保,石川似子:ヒゲカビ(Phycomyces)の胞子嚢柄における光･重力f剛性｡日本植物学会 第55回大会(1990年10月2日∼4日,静岡) 阿久津健一,官署 厚,森崎久雄,大瀧 保: ヒゲカビ御ycomyces)胞子嚢柄に存在するタン パク質件結晶の単雛と性質｡ E]本植物学会第55回大会(1990年10月2日∼4日,静岡) 大瀧 保,石川似て一:ヒゲカビ(Phycomyces)の重力屈性反応の解析｡日本植物学会東北支部第 4回大会(1990年12月14･15日,盛岡) 折原紀子,大瀧 保:ケカビ目菌類の胞-一冊3成過程における核の行動｡日本椎物学会東北支部 第4回大会(1990年12月14･15日,盛岡) 本田雄一,熊谷 忠:トマト輪紋病菌Alternaria solaniにおける光による分生千校形成誘導 阻害の作用スペクトルo 日本植物病理学会(1990年4月3-5日,松山) T日岡 博尚: カルシウムと強い一方向レーザ-(458mm)光照射によるフシナシミドロの負光屈 性の誘導｡日本椀物生理学会(1990年3月28-30日,東京)D. Henschel, H. Kataoka, G.-0. Kirst : Vauchen'a dichotonul (し. ) MARTIUS from
various hobitats tesed under different salinities : Occurence of ecotypic variation?
日本植物学会第55回大会(1990年10月2日∼4日,静岡)
- 4 -
∼-適応生態研究部門∼-当部門では,生態系における椎の遺伝件と変異性に関する研究を行っている｡生物の形質には 個体間で差が認められ,それらの変異の程度は環境ストレス因子により著しく拡大される｡椎々 の環境ストレス下において,特定環境への適応に有用な遺伝的変異を研究するのが当面の当部門 の目的である｡本年度は以下に述べるような研究に取り組んだ｡ 東南アジアの浮稲の有する水に浸漬した時に示す急激な節間伸長能の機作について研究し,浮 稲では現在伸長しつつある最上位の節間に葉やその他器官の数倍から十倍に及ぶ高い濃度のジベ レリンが局在していることが判った｡ 異常な重力反応を示すオオムギの突然変異系統Sbrpentinaを用いて,宇宙の微少重力下におけ る作物生産の問題について基礎的研究をおこなった｡その結果オオムギのような穀類は,穂が垂 直に保持されないと正常に種子生産ができない可能性があることを示す結果が得られた｡また, このオオムギの突然変異系統ではジベレリンの生産が正常な系統に比べて著しく異常であること が判った｡ (菅 洋, Ismail Turkan) 水田用水の3, 6, 10%の融雪剤(CaC12)を水稲活着後水に溶解して水田に投入し,生育状 況と収量を追跡調査したo 草丈は投入量が多いほど高かった｡収穫量はおおむね,地上部全体で は投入量が多いほど大きく10%区では,無投入の1.28倍であった｡精米垂は投入量の多いほど多 く,10アール当たりの換算量では無段人の531kgに対して1O%投入区では,687kgで無投入q)1.29倍 であった｡これらの結果は, CaC12の土壌微生物に対する影響を通してのN効果が現われたため と思われるo (柿崎洋生) C02をはじめとする温室効果の増加による地球温暖化が,草地生産力や構造に与える影響を知 るため,短葦型草地構成種からなる実験モデル草地を供試し高温条件(亜熱帯相当)下において 検討した結果,優占樟シバのほふく茎形成は殆んど認められず,乾物垂は最も高かったが,メヒ シバ属やエノコログサ属などのC4 イネ科革の旺盛な生育によって,乾物垂増加が抑制された｡ また,国内各地で採取した資源柄物秤について,基本データの収集と保存,増殖を行った｡ (圧司舜-) これまで,温度上狛こ伴うイネの加令速度(出菓速度の逆数)の直線の勾配は,寒地里品種の 方が暖地里品椎に比較して大きく,即ち温度上昇に対する加令速度の上昇率は大きく,そのため- 5 -この直線を低托lu&まで外挿した場合,加令速度の絶対値そのものは,寒地TFJlPH種で小さくなる結 果がえられている｡このことを実験的に検証すべく,比較的低iLi'.域での加令速度の上界程度を多 数品椎について検討したo また,東北地方におけるイネの単位面積当たり収量増加の推移動向から,各県における収竜構 成要素にみられる違いと,それをもたらした要因との関係について検討した｡ (西沢武明) 植物の水分l斤目!f三は,その存在か指適されながら重力に対する反応が強いため,詳細な研究が閲 害されていたo重力に対する反応を喪失したエンドウの突然変異系統Ageotropumを用いて,根 の水分触性の詳細な研究を行う実験系の確立に成功したo この系を用いて,水分IL副生の動態,坐 理的機作について研究した｡ (高橋秀幸,ノースカロライナ大学滞在中)
1990年1月∼1990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
Suge H∴ Survey of endogenous gibberellins in rice lines having different dwarfing gened
and in autotetraplioid lines. Japan. J. Breed. 40. 21-31. 1990.
Thirteen dwarf lines of rice each with a known dwarfing gene were subjected to extraction of endogenous gibberellins (GAs). Six dwarf lines for which gene analysis is not yet done, were also tested for their GA content. The amounts of GAs estimated were
compared with the data obtained preiously. Tan-ginbozu (d-35(i)) was the only mutant that
produced almost no GAs. Level of endogenous GAs in induced autotetraploid lines of two
rice cultivars was compared with corresponding diploid plants ln their seedling stage･ Induced autotetraploid lines had about one seventh or one eighth of the corresponding
diploid lines in GA content. The growth rate of seedlings was slower in induced
autotetraploid plants.
Suge H. and Turkan I∴ Endogenous gibberellin relationships in internode elongation of
floating rice : A genetic study. Japan. J. Genet. 65. 183-91. 1990.
Application of an inhibitor of gibberellin biosynthesis, S-327D, inhibited
elongation of internode in floating rice under submergence. The amount of endogenous
gibberellin decreased corresponding with the increaslng dose of the inhibltOr. However, no
direct correlation was detected between the total length of elongated internode under submergence and the endogenous gibberellin content among F2 plants, obtained from a cross between non floating rice and floating rice, whlCh had different total lengths of elongated internodes.
ー 6 -骨 洋 編: 宇'市植物学の課題一柄物の重力l丈応一 学会出版センター 1988年にJl'lセンターて行われたワークショ ノブr植物の系統発生と東力軌L-t』では,進化段肺 の?,･ji-る隼物におけるlTi'力反応について議論が行われたか.これに､J/三脚して_j三にfIR物の_*__力反応. について新しい論点も付け加えながら, lJLIf.の符都こより共I'･l執二等されたものである｡本吉は4 串よりなり,その構成は次のようであるD I ,卜等榊物の車力反応 川一間｢iir.i.'j) II 高等柄物の重力反応一突然変県による研究を中心に- (高橋秀Ll() ITI 高等柄物の重力反応一木本科や_本葉枕の弔J_力反応- (JlH･ 洋) Ⅳ.高等植物の重力反応-fliの生抜JJl''･)と亜カー(鈴木 降) 菅 洋: 店内における水稲相聞育椎の研究 農村漁村文化協会 318頁 過去30年余にわたって行ってきた山形県ITI内地JJH二おける稲の民間育種についての研究をまと めて出版したものである｡明治期までの水稲品輔は,農民が時折生起する突然変異や['1然雑種に 山釆する変異体を選抜, LI･]走してきたものであった｡しかし,明ifT期にlJiJの農事試験場が熱情さ れ,そこで人工交配による近代的育椎か行われるようになると,それまての農上ttによるll,占椎改良 は次第にi'f退していった｡そのような情勢下において,山形県liA内地方でのみは農Ltが人工交配 柁術を学び,それを射催して新品椎を生み出し,そのff成椎が昭和30年代まで主に南東北中心に 広く栽ナ-ll,された｡これは,全国でも例を見ないことであるo このIli=内地Jiにおける,民間育椎の 全貌を明らかにしたもので, E]本牛命財ばの研究助成を得て研究が進展し､今[ロ】の取l)まとめに あたっても,同財閥より出版についての助成を待て行われたものであるo
その他の記事
菅 洋.:東北大学遺伝生態研究センターの糸.''.介｡椎物の化学調節 25(1), 133-136 菅 洋:柄物ホルモンの話(1)｡住友肥料 No210, 5-8 菅 洋:柄物ホルモンの話(2)｡住友肥料 No.211, 7-10 菅 洋:植物ホルモンの話(3)o 住友肥料 No212, 8-ll学会等での口頭発表,展示発表
菅 洋: 突然変異椎を利用した重力反応o 日本植物学会第55回大会,シンポジウム, 微少重力環境下での柄物学の諸問題(1990年1()月,静岡大学)Suge H, Turkan I : Endogenous gibberellin relationships in internode elongation of floatingrice.日本作物学会(1990年4月,東京農丁大学)
Takahashi H. and Scott T. K∴ Interaction between hydrotropim and gravitropism in
maize roots. 6th Annual Meeting for the American Society for the Gravitaional and
Spasce Biology. (1890年11月Louisvill, Kentucky)
Takahashi H. and Scott T. K. : A relation/ship of sedimentable amyloplasts to the gravity
regulated peg formation in cucumber seedlings. 6th Annual Meeting for the American
(5-methyltryptophan)耐性株(TR I)の諸特性について調査した｡後代の耐性検定から, TRIの
5MT耐性は単一優性の核遺伝子によって支配され,柄物体およびカルスにおいても発現する ことがわかった｡耐性ホモ個体のアミノ酸含量は,莱,カルス.種子において,親株より増加し ていたo 特に種子における増加は注目に値する｡現在,この耐性遺伝子のクローニングの予備的 実験を行っている｡ (李 孝淵,亀谷寿昭) 外来遺伝子導入法の開発: NPTII, GUS遺伝子をもつBinaryベクター(PBI121)を周い て,受粉過程における遺伝子導入を試みた｡得られた形質転換体における遺伝子発現について検 討したところ, NPTII遺伝子は植物個体では発現するが,花粉発芽,管伸長では発現しなかった｡ GUS遺伝子については,検討中である｡ (亀谷寿昭) 細胞融合:高再分化能,耐病性,耐暑性の形質をワサビに導入するために,ホースラデッシュ, キャベツとの細胞融合を行った｡これらは,現在,再分化処理中であるが,キャベツとの融合に おいては,幼植物が分化しつつある｡ (羽根 浩,亀谷寿昭) 細胞質雄性不稔遺伝子の椎間相関性:トウモロコシT刊CMSの特異断片TURF-2H3の ORFと-イブリグイズしたニンジン細胞質雄性不稔のミトコンドリア DNA の.HindIII断片を PUC19にクローニングし,塩基配列を解析した｡クローニングした特異断片は,ミトコンドリア
特有のAT richを示し, ORFの一つはトウモロコシの特異断片ORF と高いホモロジイ-を示
した｡ (神崎洋之,亀谷寿昭)
ー 9 -イネ仲子の発井,休眠 寿命と生態里分化 イネは自然環境および人間により淘沙,選抜されてきた結果,今日では緯度的にも高度的にも 広い範岡で栽培されている｡この要因に関して遺伝および生理の血から研究を進めているo 休眠が強いインド判イネ柚子は頴を取り除くと休眠が打破され発芽が促進されるが,休眠が弱 い日本型イネ椎子はそれとは逆に除籍処理により発芽が阻害される事を,当研究室では兄いだし てきた｡日本型イネとインド型イネに見られる発芽特性に関して,遺伝解析を行った｡その結果, 雑椎第一代では母方の形質が発現される事が明らかとなった｡さらに,雑種第二代では母方がイ ンド里または日本巧r-1に関係なく,インド_TrLu_の形質か発現された｡これまでの結果から,この特性 には月_jiと旺乳を包む穎以外の包皮組織が関連しているものと考えられる0 昨年に引続き海外学術調査姓(遺伝研･森島教授)に加わり,フィリピン,タイでイネの生育 地の柿生,生態条件の調査および採集を行った｡ (佐藤雅志)
軟腐病菌の宿主および土壌中における動態
-クサイ軟腐病発病の品椎間差異について:感染初期の寄主組織と欧腐病繭の動向を走査電顕 による観察をすすめてきた｡昨年は弱毒性の軟腐病菌と大腸菌を供試し,寄主組織内の菌の動向 を比較観察した｡ -クサイ表皮上-の歯の吸着は,弱毒性の軟腐病菌では病原性の強い菌よりや や劣り,大腸菌では前者に比し一層劣る｡ -クサイ中肋組織の崩壊はないが,菌は接種部位で増 殖し, -クサイ品種,生育期,供試-菌間に差はみとめられない｡ (大松滞照子) 休閑2年後から5年後の期間に,圃場に-クサイを栽培し,発病株より374歯株の軟腐病菌を 分離した｡これに,軟腐病菌の保存菌の110菌株を加え,バクテリオンンによるタイピングを行 った｡その結果, 55のタイプに分かれた｡また,軟席病菌は休閑畑の土壌中で腐生的に5年以上 生存することができるが,その生存能力には菌株間で差異のあることが示唆された｡ (菊本敏雄)1990年1月∼1990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
Kamera T., Miyazawa N. and Toki S. : Production of somatic hybdrids between Solanum
melongena L. and S. intedgrlfolium Poir.. Japan. J. Breed. 40. 4291434. 1990.
In order to transfar resIStanCe tO Pseudomonas solanacearum flom Solanum
integ′ゆJium Poir. (Hiranasu) to S. melongena L. (cv. Shironasu), somatic cell fusion was
10 -carrled out･ The protoplasts derived from cultured cells of S. melongena were treated with
l･O mM iodooacetamide solution for 15 min. at 5℃, and fused with mesophyll protoplasts of
S. integr2juium by dextran method. The protoplasts, whlCh were cultured in MS medium (MURASHIGE and SKOOG,1962) Contalning 6-benzylaminopurine (1mg/1),
naphthalene-acetic acid (1mg/I) and glucose (50g/1) developed to 4 cell colonies after about 8 weeks.
Each colony regenerated plants 2 to 3 Weeks later･ The characteristics of the regenerated
plants were confirmed by morphologlCal studies and lSOelectric focusing of acid
phos-phatase. Resistance to P･ SolanacemLm Was teSted by culturing offsprlngS from
self-pollinated fertile plants (RW14) in the solution added P. solanaceanLm. Some of the offsprings from RW-4 were more resistant than parents. From the present results, it was
demonstrated that the selection of somatic hybrlds by utilizing the inactivation of S.
melongena protoplasts with iodoacetamlde and the low cell division ability of S.
lntegnfolium was effective and resistance to P. Solanacearum could be transferred to S.
melongena throughprotoplast fusion.
Takahashi T･ and Kameya T∴ Varietal difference of callus formation and embryoid
formation in alfalfa (Medicago sativa L.). Plant Tissue Culture Lett. 7. 971102. 1990.
Callus and embryoid formation were examined with 31 varieties of alfalfa (Medicago sativa L).Callus was Induced by culturing leaves, hypocotyls and roots on SH
medium (Shenk and Hildebrant,1972) containing NAA (3.7mg/I) and kinetin (2.2mg/I) or on
MS medium (Murashige and Skoog, 1962) Containing 2, 4-D (2mg/1) and kinetin (0.2mg/1),
cultured for about two and then transferred on hormone free SH or MS medium for embryoid formation. There were wide difference in ability of callus and embryoid
formation between two media, and among varieties of alfalfa. Embryoid formatlOn Was
observed in 3 varieties on SH medium and in 14 varieties on MS medium. In one variety,
Orca, embryoids were formed in both media. The optimum conditlOn Of hormone for embryoid formation in Orca was investigated. It was found that the callus from hypocotyls
cultured on MS medium containing 2, 4-D (5mg/I) and kinetin (0.25mg/1) and transferred on
hormone free MS medium produced embryoids with high frequenty (75). These embryoids
developed to whole plants.
Kaimori N. and Kameya T∴ Plant regeneration from dried carrot callus preserved in
liquid nitrogen. Plant Tissue Cultuer Lett. 7. 1991201. 1990.
Fresh and dried carrot callus were preserved ln liquid nitrogen.The water
conntent of dried callus was about 3. Fresh calli attached to the inslde of a cryotube and dried calli which were set on a filter paper in a cryotube were dlreCtly immersed into liquid
nitrogen. After 30 mlnuteS, they were pulled out and placed ln a room at 25℃for one hour.
Then, they were transferred to MURASHIGE and SKOOG,s agar medium. After 21'days of
culture, survival rate of fresh calli was 0, while that of dried calli was 100 as determined by
embryo and plantlet formation.The results show that dried callus can be useful for long
strage in liquid nitrogen.
iFl -Toki S., Kameya T. and Abe T∴ Production of a triple mutant, chlorophyll-deficient,
streptomycin-and kanamycin-resistant Nicotiana iabacum, and its use in intergeneric
somatic hybrid formation with Solanum melongena. Theor. Appl. Genet. 80. 5881592. 1990.
1n order to produce a trlple mutant, sexual crosses between a
chlorophy11-deficient, streptomycin-resistant mutant of Nicotiiana tabacum (SA) and a
kanamycin-resistant transformant of N. tabacum (KR) were carried out.From the offspring of this cross,
a triple mutant (KRISA) was selected. h･N. tabacum KRISA, chlorophyll deficiency is due to rece畠sive mutation ln the nuclear genome, streptomycln resistance is due to a dominant
mutation in the chloroplast genome, and kanamycin resistance is shown to be a dominant
nuclear marker. Cell suspension protoplasts of N tabacum KR-SA were fused with callus
protoplasts of Solanum melongena by dextran treatment. Somatic hybrid plants were selected for streptomycin resistance and the ability to produce chlorophyll in regenerated plants. By using this selection system, green plants were recovered from two colonies.
When these green plants were then tested for kanamycin resistance, all analyzed plants
carried this trait. In addition, the hybrid nature of these plants was confirmed by
imeStigation of the peroxidase isozyme. The present results show that the use of 〟.
tabacum KR-SA in studies of somatic hybridization makes it possible to select somatic
hybrid plants easily and provides information of the N. tabacum genome.
Ueno, K., Sato T. and Takahashi N. : The indica-japonica classification of Asian rice ecotypes and Japanese lowland and upland rice (Oryza satiua L.) Euphytica 46. 161-164. 1990.
Rice cultivars (Oyyza satiua L.) belonging to five ecotypes (aus, aman, boro, bulu
and tjeyleh) and to two groups of Japanese rice (lowland and upland) are examinedwith respect to KCIO3 resistance, phenol reaction and apiculus hair length. These characters
have been used as available criteria to classify rice into two types indica and japonica, for the last thirty years.
The findings of this study are that Oman, boro and tjereh ecotypes should be
classifled as typical indica; and that the Japanese lowland rice cultivars are mainly typical jaPonica. Some of the aus, bulu and Japanese upland rice cultivars differ from typical indica
and typical jaL)onica, so the respective terms aus type, bulu type and I. u.Y. type, are
proposed.
Aman, boro tjeyleh and Japanese lowland rice are cultivated in lowland. Some of
the aus, bulu and Japanese upland rice cultivars have the characteristics of upland rice. In general, lowland rice cultivars can be clearly classified into indica or japonica, whlle upland
cultivars cannot.
その他の記事
菊本 敏雄:分17度態学のすすめ｡土と微生物 36:61, 199O 天笠一美,亀谷寿昭,遠藤幸子,大泊幸男,井沢 弘: キク科植物における組織培養並びにプ ロトプラストからのカルス形成および細胞融合.山形県立園芸試験場報告 第9号, 1-ll (1990) -12 -亀谷 万昭:プロトプラストの単離o稲学大成(松尾孝頴ら編集),第3巻, 559-563(1990)
学会等での口頭発表,展示発表
貝守 昇,亀谷 寿昭:植物細胞と水分ストレス 2.液体窒素に貯蔵された人参乾燥カル スの析物体再生｡日本育椎学会(1990年4月,筑波大農林学系) 李 孝淵,亀谷 寿昭: EI処理によって得られたイネの5MT (5-metyltryptophan) 耐性株の植物及びカルスの特性0 日本育椎学会(1990年11月,琉球大農) 亀谷 寿昭,神崎 洋之,李 孝淵,土岐 精一:受粉時における外来遺伝子の導入｡日本 育種学会(1990年11月,琉球大農)Sato T. : Effects of genotype x environment interaction on heading in Japanese late
heading genes El, E2, E3 2nd International Rice Genetics Symposium (1990年5月14日
∼5月18日, IRRI,マニラ) 佐藤 雅志,石川 隆二: 日本型およびインド型イネの発芽,休眠に関する遺伝 Ⅰ.雑種第 1代の発芽特性について｡日本育稚学会(1990年11月3日∼4日,那覇) 佐藤 雅志,佐藤洋一郎: 日本巧'･壬,インド型イネ雑種における配偶子選抜について-開花期の 低温の影響-｡日本育種学会(1990年4月2日,筑波) 上埜 富八,佐藤 雅志: イネにおける冠根の伸長方向の品椎間差異 2.幼柄物の冠根の伸 長方向とメソコテル伸長との関係｡日本育挿学会(1990年11月3日∼4日,那覇) _L埜 喜八,佐藤 雅志: イネにおける冠根の伸長方向の品種間差異 1.冠根の重力反応に ついて｡日本育種学会(1990年4月2日∼4日,筑波) - 13
∼∼∼∼∼環境情報研究部門∼∼∼∼∼
本研究部門では,土壌環境を中心に微生物的および無生物的環境囚十の件倍とその動態につい て,解明をすすめている｡今年度行った主な研究は,下記のようである｡ 土壌の団粒構造と原生動物の行動:土壌中の原生動物は,団粒の衷血および非毛管孔隊中を移 動し細菌を捕食するが,その行動は水分条件によって大きく制約される｡殺菌団粒をもちいたモ デル実験の結果の解析を通じて,原生動物が移動しうる孔降は厄径5-6ミクロン以上の非毛管 孔隊であること,それ以下の大きさの孔陣中の細菌でも,水分量が十分であれば水の渦を起こし て捕食しうることを解明した｡ (服部 勉) 自アリの巣中の土壌細繭フロラ:沖縄県の西表島に住む各種白アリの巣より土壌成分を採取し, その細菌フロラを平板法とコロニー形成曲線解析法とにより検討した｡その結果,各自アリの巣 中の土壌には,それぞれ著しく異なった細菌フロラが存/1三していることが認められた｡ (服部 勉) 土壌細菌フロラの分子遺伝的特質:土壌の細菌フロラには,コロニー形成曲線で区別されるい くつかの異なった増殖速度グループが含まれている｡各グループに特徴的な遺伝情報の検索を行 うため,よ()大きな増殖速度をもつ変異株の分離,各細菌のDNA分子相互間のホモロジー解析 を試みている. (笠原康裕,谷川俊泊,服部 勉) 土壌細菌の細胞表面の物理化学的特性:土壌中における細菌と土壌粒子の相]1d_作用の湛本とな る細胞表面特性として,今年は荷電特性と石英ガラス表面に吸着した細菌の脱着力の測定を行っ たo (森崎久雄) 土壌細菌フロラの構成:細菌フロラを構成する各梓形態的,生理的細菌グループを解明し,他 の環境因子との関連を検討した｡今年は特に,火山灰十壌および非火山灰土壌に生育した小麦根 圏の細菌フロラの比較研究, MPN法による根粒菌の分布, PCP添加土壌の細菌フロラなどを 検討した｡ (佐藤 匡)火山灰土壌黒色腐植層の生成機構:本層特有の黒色有機物･粘土複合体の生成と植物遺体各成
分の炭化条件との関連性について,炭化i止度を中心に検討した｡ (佐藤 孜) -14 -けやき街路樹土壌の特件:仙fT市内上記土壌について,水素イオン濃度,カルシウム含鼠 チ ･ソおよび有機物の含岩,土壌の硬度,土性,水分含鼠などについてtHrJ定を行ったo (佐藤和夫)
1990年1月∼1990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
Whang K･ and Hattori T∴ A square bacterium from forest soil. Bull. Jap. Soc. Microb.
Eco1., 5. 9-ll. 1990.
Scanning electron microscopic examination of forest soil-filtrate revealed small square cells with a size of about O･3 um･ Laboratory cultivation of square bacteria seemed to be possible only in the presence of another soil bacterium (curved/Spiral rods) isolated
from the same soil site. Most square cells were shown to be attached to the surface ｡f the
bacterium.
Vargas R･ and Hattori T･ : The distribution of protozoa among soil aggregates. FEMS Microbiol. Eco1., 74. 73-78. 1990.
The distribution of 5 groups of protozoan cells among soil aggregates from an arable soil was investigated by incubating each aggregate (1-2mm) in a ring on agar plate with a prey bacterium and detecting emergent-active forms of each group from respective aggregates･ The detection of each protozoan group was especially affected by scattered
times of the excystment and the rapid re･encystment owing to food exhaustion. The
cumulative number of protozoan-positive rings obtained through observation at short time intervals, therefore, provided us with more reliable results.
It was shown that the distribution of protozoan cells was not even but greatly conglomerative among soil aggregates.
Hattori T･: Structural aspect of soil microhabitat: An introduction. Transact. 14th Internat. Congr. Soil Sci., Itt, 81. 1990.
The importance of soil aggregates as the mlCrOhabitat of soil microorganisms
was discussed･ A revised model of soiトaggregate一microhabitat was described.
服部 勉:細菌コロニー形成曲線と低栄養細菌｡化学と生物, 28. 307-315. 199(). 平板上での細菌のコロニー形成現象は,多くの情報を秘めている｡近年,コロニー形成の時間 経過を理論曲線によってシミュレイトするCFC解析法か,開発された｡ここでは,このCFC 解析法の濃本について解説すると同時に,この方法によって得られた土壌細菌フロラ,とくに低 栄養細幽群の興味ある作柄について論じたD主な内容は以下の通りである0 1.コロニーの出現は,どんな時間経過をたどるか｡ -
15 -2.コロニ-形成過相がもたらす情紬 3. _ll.壌細Ll.i:JJのコロニー形成l約線 4.成分Enl線のもつ意味 5. 1二項糾=titJフロラの新しい解析法 服部 勉:微生物生態入門(改訂版) ｡ UPバイオロジー,東京大学出版会. 1990. 1 , E'i然における徴_Fl二物の探求 2.微生物の増殖と生存 3 微生物の微視的住み場所 4.微生物の働きと物Tfの動き 5.微生物の生物的環境 6.地球上の微生物の働き
その他の記事
佐藤 li';. :土壌中のセルロース分解微生物群の動態およびその換出と件格付け.昭和62年-平成元年度科学研究費補助金(一般研究C)研究成果報告書, 1 -48 (1990. 3) 佐藤 匡:農薬の非標的生物に対する影響-微生物,特に土壌中の微生物,柿物防疫, 44巻, 501-505 (1990)学会等での口頭発表,展示発表
Hattori R. and Hattori T. : Protozoan fauna in paddy field soil and bacteria as their
favorite food. The 14th International Congress of Soil Science. (1990年8月12日∼18日,
京都) 笠原 康裕,服部 勉: コロニー形成曲線により類別した土壌細菌群の特件｡第6回微生物 生態学会(1990年11月29日∼30日,筑波) 服部 繁了･,服部 勉: 水凹の原生動物群集0 第6L叫微生物生態学会(1990年11月29日∼3O 臼,筑波) 服部 勉: 土壌の団粒構造と原生動物の行動o 第6回微生物生態学会(199()年11月29H∼3() H,筑波) -
16 -Sato K. : Estabeishment of pesticide-tolrance of bacterial cells in soil. 14th International
Congress of Soil Science (12月18日京都)
Sato K. : Enrichment of pesticide-tolerant and or decomposing soilbacteria and conditions
of the enrichment. IUMS Congress : Bacteriology & Mycology Osaka, JAPAN･1990
(1990年9月11-16日大阪)
17 -肌的∼生態システム研究部門∼∼∼∼∼
生態システム研究部門では,前年度に引続き次の2つのプロジェクトを重一郎汗究課題として研 究を進めている｡
1.雑草集団の局所的分化
農耕地(水軌 畑,果樹園など)並びに隣接したさまざまな人里環境に生育する一年草のス
ズメノカタビラ(Poa annua L･),タネツケバナ(G77damineflexuosa With. S. 1at.)の2種
と,多年草のカタバミ(OnZliscorniculataL.)の3種の柄物を実験材料として用い, N-レベ ル,光の強さ,日長,温度などの環境要因のさまざまな組合せ区を作り,栄壷器官並びに生殖 器官諸形質にみられる表現型可塑性の解析を進めているo実験は,温室並びにファイトトロン を用いて行っているが,併せて各集団の自生地におけるフェノロジーや動態に関しても観察･ 研究を継続している｡
2.植物の繁殖体生産の制御機構の解析
現在,ナタネ(Bylassica campestn's L. ssp. na♪us Hook. f. et Anders.)を用いた密度栽植
実験を行い,生長パターン,繁殖器官並びに繁殖体形成-のエネルギー分配,繁殖体諸形質に みられる変異性,繁殖体のviabilityやfitness componentsにみられるplasticityの解析を行 っている｡ これとは別に,日本各地の野外集団より集められたミヅソバ(タデ科の一年草)の系統を用 い,ファイトトロン内の制御環境下での日長反応性を解析している｡ミヅソバは開放花と閉鎖 花による2型の種子生産を行うが,その繁殖strategyが,どのような環境要因に関連して分化 しているのかを明らかにすることを目指している｡
1990年1月∼1990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･ (ed･), Biological Approaches and Evolutionary Trends in Plants, Academic
Press, Landon, 417 pp. 1990.
18 -Kawano S" Hara T.･ Hiratsuka.I Matsuo･, and Hirota I･: Reproductive biology of an
amphicarpic annual, Polmgonum thunbergii (Polygonaceae)‥ Spatio-temporal changes in
growth, structure and reproductive components of a population over an environmental
Gradient･ Phznt Specieds Biol. 5. 97-120, 1990.
Abstract : The process and mechanisms of spatio-temporal changes in growth,
population structure･ as well as various yield and reproductive components of a population
of an amphicarpic annual･ Polngonum ihunbergii (Polygonaceae), with two reproductive
systems (aerial chasmogamous flowers and subterranean cleistogamous flowers) along an environmental gradient (light･ moisture and soil nitrogen levels) were investigated in the field.
The results clearly demonstrate that growth and allocation patterns, population
structure, and reproductive output of individuals changed sharply along the enviromental
gradient ln response tO Seasonal and spatial changes in resource availability. Models
predicted that light conditions bring about one-sided competiton, whereas nutrient
conditions in the soil engender two-sided competiton･ As expected, the degree of one･sided competiton was prominent in the case of a planophile, PoIMOnum thunbergii. Allocation
patterns･ seed outputs･ individual seed size as well as relative energy costs of chasmogamous and cleistogamous seed as affected by light and nutrient levels were also
critically analyzed･ The most noteworthy finding was that the size of chasmogamous seeds sharply decreasedinresponse to a decrease in the light reglme, While cleistogamous seed size remained constant along the gradient･ However, relative cost of both chasmogamous and cleistogamous seeds sharply increased with decrease in the light level, reflecting
different degrees of environmental stress, biotic interference, or both.
Pak･ JIH･ and Kawano S. : Biostematic studies on the genus Ixeris (Compositae-Lactuceae) I･ Fruit wall anatomy and its taxonomic implications･ Acta Phytotax. Geobot_ 41. 43160
(1990)
The mature fruit wall structures wereinvestigated for 18 of about 20 Ixe･rz･s
species (Compositae･Lactuceae)A Fourteen species had 10 costae, nearly the same size in transverse sections, and four species had 5-7 or 10-13 costae. Fruit-wall structures were
divided into two main types: winged type (subdivided into Type I and TypeIトA, B, C), and
ribbed type (TypeIIl)A Type I has thick intercosta (I. repens); TypelIIA, B and C have
wellldeveloped costae (I Polycephala, I. debilis, I. stolonlfera, I. longirostrata. I. chinensis and
I･ ta''岬WaenSis). The ribbed type (TypeltI) has the least conspicuous costae (I. dentata and
lO other species of sect. Ixen'dium). In the winged type, costae are formed by cell divisions
in the initial stage of costal tissue develop一ment, but its development was less conspicuous
in the intercostal tissue of I. repens of Ttpe I･ In/the ribbed type, costae are formed by the disintegration of intercostal tissue, rather than by cell divisions in costal tissue throughout pre-and post-fertilization stages･ Based on the different fruit-wall types and ontogenetic
processes･ as well as on karyological data, We suggest that ll species belonglng tO the sect.
Ixeridium･ with ribbed achenes･ and large chromosomes with a basic number of x-7, can be distinguished from the remaining species, which have winged achenes and small
chromosomes and a basic number of x-8･ New evidence concerning fruit wall structures
obtained in the present study does not support earlier sectional classifications, except for
19 -sect. Chorisis, to which a single species, I. repens, is referred. Our results suggest that the
species referred to sect. Ixeridium,with ribbed achenesand large chromosomeswith a basic
number of x-7･ represent a distinct phylogenetic group and, thus, should be placed ln a separate genus from lxeris s. sty.
Yoshie F" Arai H･･ Nakashima H･ and Kawano S. : Seasonal changes in nitrogen fractions
of Pachysandya terminalis, a forest evergreen chamaephyte. PhysioI Plant 79. 7114. 1990.
' Seasonal changes in several forms of nitrogen were Investigated in the eveygreen chamaephyte Pachsandra terminalis Sieb･ et Zucc･ growing in temperate evergreen
coniferous forest･ After plants sprouted new shoots, nitrogen accumulated largely as
proteins in the leaves from summer to late autumn and, additionally, during a short spring period in the following year･ ProtelnS accumulated in the overwintered leaves decreased
markedly in summer･ indicating that they were used for new shoot growth. A similar change was found in Fraction 1 protein･ This is consistent with the seasonal changes in photosythetic capacity and carboxylation efficiency observed in previous studies. The
allocation of nitrogen to Fractionn 1 protein lnCreaSed in the spring･ presumably to utilize better the relatively high light intensity at the forest floor before leaf expansion of the understory deciduous plants･ In contrast to protein nltrOgen, soluble nitrogen was present
largely in stems and rhizomes･ Aspargine was the major component of the amino acid pool
ln all organs throughout the year, especially m Stems ln Summer･ Since asparagine has the
highest N:C ratio (2N:4C), an amino acid pool dominated by asparagine is economic ln the
use of carbon and advantageous for the carbon-llmited enviroment of the forest understory.
Ohara M･, Kawano S･ and Utech F･ H･ : Differentiation patterns of reproductive systems in
the genus Trillium. Plant Species Biol. 5. 73181, 1990.
The differentiation patterns of reproductive systems, including breeding and
po11ination systems, andperennation strategies of the genus Trillium were critlCally studied. The pedicellate- and sessile-flowered species with different floral morphologies and
ecological distributions exhibited distinct modes of reproductive systems ln relation to thelr
habitat conditions･ The pedlCellate-flowered species occurring in stable mesic temperate
deciduous forests reproduce exclusively by seeds, while sessile-flowered species growing in
the alluvial flood plain habitats depend to a large extent on vegetative reproduction to compensate for the insufficient sexual reproduction under ecologlCally unstable conditions,
e･g., frequent disturbance due to flooding. These sessile-flowered species are characterized
by low ovule numbers, subsequent low seed outputs and low fecundity levels. In contrast to the sessile-flowered species, the pedicellate-erect-flowered species showed very hlgh seed setting rates of over 50･ Breeding experiments for four Japanese species suggest that, although they substanially possess the capability of both inbreeding and outbreeding, the high fecundity levels are maintained by predominant inbreeding system, Furthermore,
resource levels in the stock organs of these species obvlOuSly determine fecundity levels. As
a consequence the amount of reserved food ln the rhizomes transferred to the next season is determined, which gurantees a continuous reproductive activity of a given individual plant.
- 20 -Pak T-H･ and Kawano S∴ Biosytematic studies on the genus lxeris
(Compositae-Lactuceae) ll. Karyologecal analyses. Cytologia 55. 553-570, 1990.
Eleven species and five subspecies of the genrs lxeris s. tat. were karyologically investlgated. SomatlC Chromosome numbers ans karyotypes of lxeris polycephala (2n-16). I. chinensis ssp. strigosLi2n-24), I. ty.ansnokoensis (2n-14), andI. makinoana (2n-14) were examined for the first time. Further, the karyotypes off. repens, I, chinensis complex, andJ. laevigata, were also described. As a result, plants with x-8 and small relative chromo-Some length, and those with x-7 and large relaive length, were recognized in the genus. The former group possesses the rod or round prochromosome type of restlng nuclei, but the
latter has the diffuse chromosome加わ. These karyological features proved to be good
criteria for defining ken's and other related genera, since they match very well with gross morphologlCal well as anatomical characters. The species oflxen'sexamined thus were divided into two groups on the basis of chromosome morphology. The first group, with
x-8 and similar karyotypes, lS composed of I. ylePens, I. stolomfera, I. longirostrata, I. Polycephala, I. ♪olycephala, I. chinensis complex and I. tamagauJaensis. The second grorp,
with x-7, comprlSeS the I. denlaia complex, I. laevlgata, I. tllanSnOkoensis, and I. 〝∽kinoana.
In conclusion, the species with x-7, which have been rekerred to sect. Ixeridium, no doubt
represent a distinct phylogenetic grorp, and should be separated from those with x-8 as an
independent genus.
Kagamimori S" Katoh T" Naruse Y" Kakiuchi H., Matsubara I" Kasuya M. and Kawano
S∴ An ecological study on air pollution : Changes in annual ring growth of the Japanese
Cedar and prevalence of respiratory symptoms in schoolchildren in Japanese rural districts.
Envir. Res. 52. 47-61 1990.
The effect of air pollutlOn Caused by oiトfired electricity一generating stations on the annual ring growth of the Japanese cedar (Crゆtomen'a japonica, D. Don) and prevalence
of respiratory symptoms in schoolchidren were investigated. By retrospective analysis the annual ring growth has been demonstrated to show good agreement with the general treral trend in air pollution. In addition it was found to be related to the prevalence of
respira--tory symptoms, The reduction in annual ring growh and increase in the prevalence of
resplratOry Symptoms followed a deterioration in air pollution. Following upgradlng Of the power station and an improvement in air pollution, the annual rlng growth and prevalence of respiratory symptoms showed opposile changes, respectively. Concening the latter, the prevalence of wheezing and resplratOry SympyOmS associated with school absence in scho01-children with a positive skin test to house dust extract showed a closer correlation with the annral ring growth when compared with those who had never had a positive skin test.
河野 昭一(監修) : Field watching (1)深緑の季節を歩く:-マダイコン 北隆館
(1990)
河野 昭一(監修) : Field watching (2)秋の野山を歩く:ヒガンバナ,ツルポ,
アキノキリンソウ 北隆館(1990)
-学会等での口頭発表,展示発表
Kawano S : Resource distribution and animal･plantinteractions･ Concluding remarks.
(V International Congress of Ecology., 1990年8月23日∼30日横浜)
Kawano S : Life history evolutlon : Theories and tests･ Life history evolution in plants with special reference to the evolution of Teproducion. (V International Congress of
Ecology･, 1990年8月23日∼30日横浜)
Kawano S : The arcto-tertiary connection : The deciduous and deciduous･evergreen
forests of the northern hemisphere･ Phytogeographical and life history characteristics of
species of the deciduous and deciduous･evergreen forests oりapan. (V International
Congress of Ecology., 1990年8月23日∼30日横浜)
Kudo H･･ Ishigurl Y･ and Kawano S∴ Phenotypic Plasticlty Cwdaminejiexu'osa with.
(Cruciferae)-Variablilty of responses in reproductive and vegetative characters of wild populations to different photoperiods and chilling treatments. (V International Congress
of Ecologyリ1990年8月23日∼30日横浜)
Nault A. and Kawano S･ : A comparative demographic study of Allium victorialLs ssp.
Phzthphyllum growing at different altitudes. (V InternationalCongress of Ecology., 1990年8
月23日∼30日横浜)
Ohara M･, Kawano S･ and Utech F･ H∴ Comparative life history studies on the genus
Trillium･ (V International Congress of Ecologyリ1990年8月23日∼30日横浜)
Kagamimori S･, Katoh TリNaruseY･, Kasuya M･ and Kawano S∴ An ecological study of
air pollution effects on men and plants. (V International Congress of Ecology., 1990年8月
23日∼30日横浜)
Katoh T･, Kagamimori SリKasuya M･ and Kawano S∴ Effects of air pollution on
ring-Width of Japanese Cedars growing around a spot large emission source. (V
International Congress of Ecology., 1990年8月23日∼30日横浜)
石乗 義雄,工藤 洋,河野 昭一: 日長および温度制御環境下におけるタネツケバナ水川 _TFl'壬,山地茸r-)の発育様式 日本柄物学会(1990年10月2日∼4日,静岡)
工藤 洋,石乗 義雄,河野 昭一:タネツケバナ水田･果樹園集団間の日長,低温に対す る表現型可塑性の変異 日本植物学会(1990年10月2日∼4日,静岡)
Katoh T" Kasuya M･, Kagamimori S. and Kawano S. : A dendrochronological study of the effects of air pollution on Japanese Cedars growing around a point large emis-sion source･ (第5回国際生態学会議,菅原サテライトセミナー, 1990)
- 22 -Kagamimori S･, Katoh T., Naruse Y･, Kakiuchi H･, Matsubara I., Kasuya M. and
Kawano S. : Changes in annual ring of the Japanese Cedar and prevalence of
respiratory symptoms in schoolchildren in Japanese rural districts. (第5回国際生態学会議,芦原サテライトセミナー, 1990)
河野 昭一:農業生態系における生物の環境適応一稚内変異の理論と制御一 梱物の環境適応 の実態と解析方法｡ (農業生物研究会,農業環境技術研究所1990年12月)
1 23 -第二部
共同利用研究
ワークショップ
∼…ワークショップ
植物病原体の分子生態学 (整理番号 901001) 今回のワークショップは上記のように,分子生態学というやや大胆な表題を付けました｡その 理由は,生態学の研究に分子生物学の研究手法を導入し,遺伝子レベルで生物の生活を明らかに する新しい研究分野を切り拓らく必要があると考えたからです｡幸い,植物と微生物の相互関係 についての分子機構の解明が急速に進んでおり,すでにその素地は,できていると判断したから です｡そこで,まず植物病原体を対象に,その分子生物学的研究の成果を生態学の視点から検討 し,この分野の研究の現状と今後の展望を明らかにしようと考えました｡こうした立場から, ll 月22日本センターで開催されたワークショップでの話題提供者,演題およびその内答は概略以下 の通りであります｡ ウイロイドの分子疫学 高橋 壮(岩手大･農) ウイロイドの研究史の紹介にはじまり,本病体の疫学研究のための3つの手法.すなわち(∋生 物検定法, ②PAGE法および③核酸雑種形成法の特徴とその精度について説明がありました｡ さらに,これらの方法を用い,生態系におけるウイロイドの動態,分子構造の比較と生態的特性 との関連,分子疫学の今後の役割について述べられた｡ 柄物ウイルスの分子生態学 江原淑夫(東北大･農) cMY-Yお.よびCMV-0をタバコに接種し,ウイルスゲノムの増加,外被タンパクの合成 およびウイルス粒子の生成について経時的に調べると共に,宿主側の反応についても比較検討し た｡さらにCMVおよびPSVとササゲの系についても同様な実験を行ない,病徴発現過程にお ける両実験系の異同について紹介された｡ 遺伝子操作細菌の行動 豊田秀吉(近畿大･農) フザリウム病の生物防除の観点から遺伝子操作細菌の行動について紹介された｡まず,抗菌活 性を有する根面生息細菌の分離法について述べ,この分離菌(S. marcescens)にマーカーとして hLrおよびテトラサイクリン耐性遺伝子を導入した｡この組換え微生物が根圏で優占し.その機能 を安定的に発揮するよう,キチンとキチン分解性放線菌を添加した｡このシステムの構築により, 高い防除効果が得られた｡ - 25プラスミドの生態 佐藤 守(農環研) クワ縮葉細菌病菌を中心にプラスミドの分布とその機能について紹介された｡植物病原細床‖ま 菓面上や土壌中の非病原細菌に比べ,プラスミドの保有率が高いこと｡伝達性プラスミドは植物 病原菌に広く分布しているものの,その伝達能は通常抑制された状態にあるらしい｡一方,プラ スミドは植物内やタバコ培養細胞との共存培養により脱落が促進されることを示された｡さらに, 組換えプラスミドの導入細胞内の安定性は保存する培地の種類や形状, iL1度条件等に左右される と述べている｡ DNAからみたAlternan'aの生態 柘植尚志.足立膏彦(名大･農) 鳥取県,愛知県および岐阜県の二十世紀ナシ園から分離した,約250菌株のナシ黒斑病菌の個 体群構造をRFLP分析法により解析した｡その結果,ナシ栽培の歴史と頻度の違いが,個体群構 造の違いを生みだした可能性が高い｡また,自然界では重複感染が比較的高い頻度で起こってい ることが示唆された｡ A.alterna由の高頻度形質転換系を確立し,変異相補によるナシ黒斑病菌のメラニン合成遺伝子 の単難について紹介された｡ プラスミドからみたRhizoctonhlの生態 羽柴輝良(東北大.農) ダイコン苗立枯病の衰退した土壌から分離したR.solani菌の異常株から,約2.7kbの線状プ ラスミドDNA(pRS64)を検出した｡このプラスミドとAG-4群から検出されるプラスミドと の間に高い相同性がみられた｡ R.solaniの各群から検出されたプラスミド様DNAは各群ごとに 相同性が高く,各群のプラスミドは各菌糸融合群が固有に保持している因子であると考えられ, プラスミドが病原菌の進化となんらかの関わりを持っているのではないだろうか｡ 生態研究と環境制御 (整理番号 901002) ワークショップ｢エチレンの生態的役割｣は1990年11月16日∼11月17日に当センターにおいて 開催された｡生態学における実験的手法の問題は古くて新しい問題である｡当センターにおいて は.共同利用研究において今年度より計画研究として, ｢環境調節装置を利用した生態的研究｣ を公募し,特に野生植物集団やミクロコスモの解析を行っている｡これらの動向と関連して,今 回は上記共同利用研究に参加して戴いている研究者にも参加してもらって,生態研究における環 境制御の役割について,議論を行ったものであるo この課題は広範で,一度の論議で結論のでる ような問題ではないが, 5名の方より話題提供が行われた｡それぞれの課題について,簡略に述 べれば次のようである(発表順)0
- 26 -発芽生態学の二つの目標と実験における環境制御 鷺谷いづみ(筑波大･生) 生態系のなかで,ある植物椎が環境をどのような機構で感知し,その中で柚子発芽という生理 的過程を通して生態系のなかで個体として確立してゆく動態を,実験という手段を用いて見事に 示した例を話題として提供した｡ 作物の根系研究における実験的方法 鯨 幸夫(金沢大･教) 柄物の根は,重要な役割を持っているにもかかわらず,土壌の中にあって研究かしにくいため 新しい研究手段の開発が必要である｡これらの点を踏まえて,最近の新しい手法を取り入れた実 験デ-タを示しながら,作物の根の機能と役割を特にイネについて話題提供した｡ 制御環境下における植物表現型可塑性の解析 石乗義雄(東北大･遺生研) 当センターの環境制御装置を用いて行っている,タネツケバナの野生柵物集団の各種環境,特 に日長と温度に対する反応解析,特に表現型可塑性について,異なった地域集団の持つ遺伝的特 性に言及しながら話題提供した｡ 環境制御と植物の成長モデル 広瀬忠樹(東北大･理) 環境を制御して行う成長解析実験をとおして得られるデータ元に,柄物の成長モデルをどのよ うに構築し,それを実際にどのように有効に利用できるかについて,歴史的展開を踏まえながら 話題提供した｡ 柄物の形質発現様式と進化 河野昭一(京大･理,東北大･遺生研) 我々が植物生態研究において実験的手法,特に環境調節装置のような解析手段を必要とするの は,結局は植物の形質発現の様式が様々の環境下で,どのように進化してゆくのかを知るという 最終的目的にとって,それが極めて有効であるからであるという認識にたって,広範かつ総括的 立場からの話題が提供された｡ 水田生態系の生化学と元素周期律 (軽理番号 901003) 水田生態系には,さまざまな生物が生存し,そこにある諸物質を変化させている｡水田生化学 は,これまで稲作と関連して肥料成分の水田中における化学的変化や水稲根による吸収について 集中的に研究してきた｡また,最近では毒性の強い重金属汚染との関連で,これら束金属原子の 分布と化学変化について研究をすすめてきたD しかし,地球環境の研究という立場からは,そこ - 27
に存在するあらゆる原f一椎を対象にすることが望まれる｡ 本ワーク･ショップでは,この課題への接近のひとつの新しい試みとして,水田生化学,柄物 栄養学,地球化学など多方面の専門家の参加による共同探求を行った｡ 各講師の話題の概要は,以下のようである｡ 水臥土壌の化学組成とJt素の周期律 浅見輝夫(茨城大･農) ｢土壌とは何か｣についてドクチャエフの考えを紹介され,地球と土壌の関連性をまず論じら れ.クラーク数の意味の検討に入られたDついで,水日日二項の諸元素の存在形態,とくに酸化. 還元状態について触れられた｡最後に水田の諸元素量の測定でもっともL*]難な課題として,元素 の抽出法があることを強調された｡ イネの元素組成から何がわかるか 高橋英一(京大･農) まず柄物の元素組成が,どのような因子によって決まるかを論じられ,ついで,イネ環境とし ての水田の特徴,とくにその還元状態について触れられた｡また,イネの養分峨収の特徴として その珪酸吸収能に注目し,これを中心に微量元素の吸収を論じられた｡最後に,イネ植物体の各 部位における元素組成の違いの意味にも触れられた｡ 水田元素の移動分布における水の役割 木村 優(奈良女子大･稗) 水分子とナトリウム･イオンまたはカリウム･イオンとの相互作用に関する研究の最近の成果 にたって,両イオン塩類の溶解度の違いを論じられた後,生体,河川,海,地下水などの溶存イ オンの性格などについて触れられた｡ 水田の土壌を分析する 一国雅巳(東工大･総合科学) 水田のさまざまな深さから採取した試料の具体的分析の結果を中心に,各元素の移動度を論じ られ,この移動度を決定する諸要l榔二ついての考察を展開された｡
植物生育の場としての土壌中の物質変化と微生物 (幣裡番号 901004)
一般に柄物恨圏-t二項では,非根圏土壌に比べて微F1--_物数が多い.そして,微生物の内容は柄物 の挿類や生育の段階によって異なることが指摘されているか,その実態は明らかでない｡それは 植物根が微生物の栄養物となり得るものを分泌乃至離脱すること,そして,それらは柄物の種類 や生育のステージによって異なることがあることから推定されているといってよい｡ ところで,恨圏微生物の給源として第一義的に植物の椎子が挙げられる｡しかし,殺菌した種- 28 -子を○種した場合でも"根圏微生物〟 が存立することを考えると,その主要な給源は土壌と考え て差支えない｡さらに,根圏微生物の内容を規定すると考えられる植物の生育は,土壌の諸因子 によって左右される｡植物の養分となる土壌中の物質はその主因子である｡ そこで,本ワークショップでは,植物生育の場としての土壌環境を念頭におき,以下の三つの 側面から標記の課題を扱った.すなわち, i )その物質基盤の-つである炭素,窒素などの物質 変動と微生物の関係, ii)根圏に深くかかわる二,三の物質反応と微生物作用,さらにiii)土壌
環境の保全や微生物活動に影響を与えるであろう人為的乃至自然的裸乱などを論議して,根圏微
生物群の存立を考える一つの礎石の再構築を目的とした｡ 土壌および水系の硫酸および硫黄の挙動と微生物 若尾紀夫(岩大･農) 多様(+6--2)な酸化状態をとる硫黄は,種々な形態で自然界に広く分布し,また,生命 活動にとっても必須である｡ここでは,水系として主に酸性鉱山水を,また,土壌としては硫黄 ･硫化鉱床,酸性硫酸塩土壌,さらに畑地や水田土壌を対象として.硫黄化合物の挙動と微生物 の関係について論じられた｡ 農薬と土壌中の非標的微生物 佐藤 匡(東北大･遺生研) 各種農薬による土壌中の微生物-の影響を,主として,土壌肥沢度に関連する微生物関与の窒 素代謝と,ミクロフロラの変化の面から研究例を挙げながら論じた｡その結果,それらの影響は 農薬の種類や土壌の性質によって異なることが明らかとなった｡また,実際的には製剤を含めて 影響が検討されるべきことが指摘された｡ 土壌動物の葦と微生物 斉藤 紀(宮教大･教) 自然土壌には多少とも土壌動物の糞が含まれているが,それらは固有の微生物相等を有してい ると推定された｡その具体例としてワラジムシの糞の野外での分解程と微生物相の関係を検討し た結果,分解に伴って異なる微生物相が推移することが示された｡ 蛍光性シュードモナスの生態 加藤邦彦(農水省･草地試)蛍光性色素を生産する細菌,とくに Pseudomonas fluorescens, P. putide は土壌および植物 根圏に多数存在し,作物生育に関与していると考えられている｡これら種の類別化の方法を創出 し,それをもとに各種土壌とそこに生育した小麦の根圏のこれら細菌群の住み分けの特殊性と一 般性が提出された｡ 土壌中におけるデイズ根粒菌の遺伝的多様件と生態 南沢 究(茨城大･農) 土着根粒繭の高い桔抗力の原因を解明する一貫として,土壌中のデイズ根粒菌(Bradyrhizobium
