(S11)モニタリングシステムを用いた
塩害水田における地表根イネ系統の評価
半澤 栄子（東北大学生命科学研究科）

HANZAWA Eiko :Evaluating soil surface rooting rice strains using a salinity monitoring system in saline paddy fields
Salt damage to rice soils is becoming an increasingly serious problem due to global warming; thus, research is being conducted todevelop rice varieties that are resistant to salt damage to maintain stable rice production. Our group has focused on the so-called “soilsurface roots (SORs)”, which refers to roots that crawl close to the ground surface, and has researched genetic factors and rice line
creation. Additionally, we have found that the SOR line show reduced yield loss compared to Sasanishiki in saline paddy fields. Theformation of surface roots is thought to avoid the effects of salt substances in saline paddy fields and reduce yield loss, but themechanism has not been studied in detail. In this study, as a preliminary test to determine the mechanism of yield reduction, we
measured the temporal and spatial trends of salt concentration in the soil using a monitoring system. The results show that salt in the soil
moves from near the surface to deeper layers over time. We plan to acquire more detailed data and analyze the reduction in the soil
caused by salt stress.

2. 方法

1. 目的
地球規模の温暖化の影響により稲作地の土壌の塩害

本試験は、2021 および 2022 年にわたり、東北大学はますます深刻な問題となっており、安定的な米生産

大学院生命科学研究科附属の湛水生態系野外実験施設を維持するため、塩害に強いイネの開発に向けた有用（宮城県大崎市鹿島台, 38˚47`N, 141˚06`E, 海抜 3m ）形質の探索や評価に関する研究が進められている。

内にある塩害水田圃場にて実施した（図１）。この実験

2009 年より発表者が技術支援を行ってきた研究グル

圃場は、掘り当てた水脈からくみ上げた地下水に塩をープでは、根の形態に着目し塩害に強いイネの開発に含んでいたことから、塩水処理を簡便かつ安価に施すむけた遺伝資源の収集および評価、有用形質に関わることができるのが大きな特徴である。田面水に塩を含遺伝解析、有用系統の作出について研究を行ってきた。

む地下水または塩を含まない農業用水を供給し、塩濃地表面近くを這うように根が伸長する、いわゆる”地表度が EC6～7.5dS/m（0.35～0.4％）となるよう調整した。

根”を発見し、イネ品種における地表根の評価法を確立した 1)。その評価法を用いて地表根形成の数値化を行い、地表根イネ品種とササニシキを供試した交配後代による量的形質遺伝子座 qSOR1 の同定 2)、さらに、qSOR1 の準同質遺伝子系統（qsor1-NIL）は対照系統のササニシキと比較し、塩害水田において収量低下が軽減されることを明らかにした 3)。
地表根を形成することで塩害水田での塩などによる影響を回避し、収量低下を軽減しているのではないかと推察されたが、そのメカニズムについては詳細な研究がなされていないのが現状である。そこで本研究で図 1. 生命科学研究科附属 湛水生態系野外実験施設の塩は、収量低下が軽減するメカニズムの解明に向けた予害水田圃場における塩濃度モニタリングの様子備試験とし、塩害水田における土壌内の塩濃度が経時的かつ空間的にどのように推移しているのか、モニタ土壌の塩濃度測定には、東北大学大学院農学研究科

リングシステムを用いた塩濃度の計測を実施した。の農学的知見をもとに、株式会社村田製作所が開発し□(ゴシック 9pt)

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生理学・生物学技研報2023

た土壌センサ（図２）とデータ転送のためのワイヤレることなく EC 値 5～6dS/m を維持していた(4。

スシステム及び塩濃度データを蓄積・解析するための2022 年度も同様に、田面水の EC 値の上昇に伴い地クラウドシステムからなる遠隔地モニタリングシステ

表面に近くに設置した 2.5cm 深センサ EC 値が最も早ムを採用した。この土壌センサは、農業における様々く上昇し、土壌深く設置した 10cm 深センサ EC 値の上な環境での継続的な計測を行うために開発された。こ昇は鈍く微増するに留まった。さらに、塩水処理前にのセンサは、塩化ナトリウム濃度と相関があり塩濃度設置したいずれの深さのセンサ EC 値が 1～3dS/m を示の指標として使用される EC（Electrical conductivity, 電したことから、土壌内に塩が残留していたことが示唆気伝導度）値の他にも、水中の体積水分率（Volumetricされた。また、土壌内の塩が地表面近くから深層部にWater Content; VWC）、温度（Temperature）を同時に計移動するまでに時間を要することが分かった。

測することが可能である。写真の赤丸内で示した通り、地表根の形成によって塩害水田での収量低下が軽減

EC センサ 9 電極を 3 x 3 に配置することで電極間でのされる要因の一つとして、根の伸長方向を改良するこ複数の計測パターンが得られることから、データ取得とで塩害水田における土壌内に発生したストレスを回の不確定性の排除に貢献している。

避していることが考えられる。塩付加がもたらす水田

土壌センサの設置方法は、塩害および通常水田の地表面（田面水）、地表から約 5cm 深（作土上部）およ

土壌内の環境変化について解析を進め、地表根の有用性について研究を進めていく予定である。

び約 10cm 深（作土下部）の三層にセンサ部分に気泡が入らないよう注意深く埋設した。2022 年度には、よ謝辞

り地表面に近い土壌層として約 2.5cm 深でも測定を行本研究は、宇賀優作博士（農研機構）、佐藤雅志博士った。また田面水ならびに深度約５および 10cm の土（東北大学）、菅野均志博士（東北大学）、大場義之氏

壌サンプルから抽出した間隙水の EC 値を 2 週間ごと（村田製作所）より多大なるご指導を賜り、また一條に測定し、モニタリングによるセンサ EC 値と比較し邦夫氏（東北大学）には、圃場整備や塩濃度の管理にた。

ついてご尽力頂き、ここに感謝の意を表する。
本稿で紹介した研究は、JSPS 科研費 21H04152、22H04267 の助成を受けたものである。

図 2. 塩害圃場における塩濃度モニタリングに使用した土壌センサ（株式会社村田製作所）

結果および考察3.□(ゴシック9pt)

2021 年度、塩害水田に埋設したセンサの EC 値および直接採水や土壌間隙水の EC 値は、塩処理開始以降7.5dS/m に達し、登熟後期の 8 月下旬に田面水を落水した後は下降の傾向を示した。また、5cm 深センサ EC 値も9 月初旬から 9 月下旬にかけて大きく低下したのに対

参考文献
1) Hanzawa E, Kitomi Y, Uga Y, Sato T. (2022)
Quantification of soil-surface roots in seedlings
and mature rice plants. Bio-protocol, 12 (9):e44092) Uga Y, Hanzawa E, Nagai S, Sasaki K, Yano M,
Sato T. (2012) Identification of qSOR1, a major
rice QTL involved in soil-surface rooting inpaddy fields. Theoretical and Applied Genetics,
124: 75-86
3) Kitomi Y, Hanzawa E, Inoue H, Kawai S, Kanno
N Endo M, Sugimoto K, Yamazaki T, Sakamoto
S, Sentoku N, Wu J, Kanno H, Mitsuda N,Toriyama K, Sato T, Uga Y. (2020) Root angle
modifications by the DRO1 homolog improverice yields in saline paddy fields. Proceedings ofthe National Academy of Sciences (PNAS), 117(35): 21242-21250
4) 半澤栄⼦, 菅野均志, ⼤場義之, ⽊富悠花,佐藤雅志, 佐藤修正, 宇賀優作. (2022) 塩濃度モニタリングを⽤いた塩害⽔⽥における地表根形成遺伝⼦（qSOR1）の評価. ⽇本育種学会 第 141 回春季⼤会 育種学研究, 24(別 1): 176

し、10cm 深センサ EC 値は 9 月下旬まで大きく低下す生理学・生物学技研報202337