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分野グループ・研究チームの紹介(食料)

食料1 横山研究チーム

ゲノム情報とバイオ肥料を利用した水稲・ダイズ・野菜等の収量増加技術の開発

代表者について

氏名 横山 正
所属研究機関 農学研究院
部門 生物生産科学部門
役職 教授
URL http://web.tuat.ac.jp/~plantnut/index.html

外国人研究者について

氏名 Gary Stacey
所属研究機関 ミズリー大学(米国)
部門 Division of Biochemistry
役職 教授
URL http://biochem.missouri.edu/faculty/faculty-m…

氏名 Rowan F. Sage 
所属研究機関 トロント大学(カナダ)
部門 Ecology & Evolutionary Biology
役職 教授
URL http://www.eeb.utoronto.ca/people/d-faculty/R…

氏名 Sung-Hwan, Yun
所属研究機関 順天郷大学校(韓国)
部門 Department of Medical Biotechnology
役職 教授
URL http://sgee.sch.ac.kr/asia/index.php

氏名 Sonoko D. Bellingrath-Kimura   
所属研究機関 ライプニッツ農業景観研究センター(ドイツ)
部門 Institute of Land Use Systems
役職 教授
URL http://www.zalf.de/en/ueber_uns/mitarbeiter/P…

研究者一覧

有江 力(農学研究院・教授)、大川 泰一郎(農学研究院・教授)、山田 哲也(農学研究院・准教授)、大津 直子(農学研究院・准教授)、岡崎 伸(農学研究院・准教授)

研究概要

主要研究1: 福島県の営農再開地域での農業再生のためのモンスターライスとバイオ肥料を組み合わせた栽培技術開発
 福島県浜通り地域は、原子力災害で汚染された農地の除染が進み営農再開が始まりつつある。福島県は、浜通り地域においては風評被害が食料米より少ない飼料米の生産に力を入れている。そこで、農工大は、福島県と協力して農工大が開発している最新の巨大飼料米(モンスターライス)と開発が終了したイネ用のバイオ肥料技術を組み合わせて、福島農業再生のための水稲直播栽培による低コスト高収益生産技術を開発する。


主要研究2: 世界規模のバイオ肥料共同開発と研究のネットワークの構築、および外国人研究者雇用による特筆すべき効果
 日本を含むアジア各国、欧州および北米や南米のバイオ肥料を比較研究し、さらに優れたバイオ肥料開発の基盤情報を集積する。さらに本チームでは、外国人研究者と共に、世界規模のバイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築を行い、その社会実装を図ると共に、世界的な成長分野であると期待されているバイオ肥料のマーケットを発展させ、日本や世界の農業現場でのバイオ肥料等の利用拡大を図る。

研究目的

1)福島県の営農再開地域での農業再生のためのモンスターライスとバイオ肥料を組み合わせた栽培技術開発
福島県は日本の米の主要な生産県であり、2010年は全国4番目であった。しかし、2011年の東日本大震災以降、原子力事故で米の作付けができない地域があり、全国5番目に下がった。さらに原発事故に伴う風評により、米価が下落し、福島県産米の販売環境は悪化し、特に浜通り産米の下落率が高い。一方、近年の国際的な穀物の需要増加に伴い、穀物の国際価格は上昇しており、配合飼料価格の高騰から畜産経営を圧迫している状況となっており、福島県では、飼料用米の使用・取引拡大の促進行政を推進している。さらに、営農再開地域での飼料用米の生産は、風評被害の影響を受けにくく、営農再開地域の農家の経営の安定化につなげることが可能である。2013年12月末での営農休止面積は17,659haあったが、H28年度までに4,147haが営農再開された。福島県浜通りの営農が可能な区域には、約7 千haの水田があるが、営農再開に向けては、避難地域等の農業者の営農意欲を維持・喚起する将来性がある取り組みが必要であり、福島県は浜地域農業再生に向けた、飼料米生産拡大とその団地形成を目指している。そこで、
●原子力災害による風評の影響を受けにくく、畜産で期待されている飼料用米の生産に焦点を絞り、
●東京農工大が開発している新規超多収/高バイオマス品種(モンスターライス系等)とバイオ肥料を活用した飼料用米の低コスト高収益生産技術開発で、
●福島県双葉郡の2,000haの水田を対象に先進農業技術を用いた飼料用米生産団地の構築を図り、
●福島県の避難指示区域で営農再開が進められている地域の生産者や原子力災害の影響により米価の下落率が大きい地域の生産者の農業収入と所得拡大を目的とする。


2)世界規模のバイオ肥料共同開発と研究のネットワークの構築
20世紀の農業は、無機化学肥料や化学農薬の使用により単位面積あたりの収量が飛躍的に増加し、人口増にみあう農作物の供給に大きく貢献した。しかしながら、化学肥料に過度に依存する農業は、農地の劣化や、水質汚染などの環境問題をアジア諸国でも広く引き起こし、持続的な農業推進の機運と有機農業への関心が高まり、減化学肥料、減化学農薬の取り組みが積極的に開始されている。このような状況下で、減化学肥料を実現しながら農業生産力を低下させず、農家の農業収益を維持しながら、地球環境にもフレンドリーな新技術の出現が切望されている。この要求に応える一つの方法が、植物に特異的に養分を供給する微生物のバイオ肥料としての利用である。そこで、日本を含むアジア各国、および北米や南米のバイオ肥料を比較研究し、さらに優れたバイオ肥料開発の基盤情報を集積する。さらに本チームでは、外国人研究者と共に、世界規模のバイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築を行い、特に近年生産量が急速に拡大している欧州でのダイズ栽培に焦点をあて、ドイツやポーランドでのダイズ栽培に適したバイオ肥料を開発すると共に、その社会実装を図り、ダイズの単位収量の飛躍的な増大を目指す。

研究計画

1)福島県の営農再開地域での農業再生のためのモンスターライスとバイオ肥料を組み合わせた栽培技術開発
福島県は日本の米の主要な生産県であり、2010年は全国4番目であった。しかし、2011年の東日本大震災以降、原子力事故で米の作付けができない地域があり、全国5番目に下がった。さらに原発事故に伴う風評により、米価が下落し、福島県産米の販売環境は悪化し、特に浜通り産米の下落率が高い。一方、近年の国際的な穀物の需要増加に伴い、穀物の国際価格は上昇しており、配合飼料価格の高騰から畜産経営を圧迫している状況となっており、福島県では、飼料用米の使用・取引拡大の促進行政を推進している。さらに、営農再開地域での飼料用米の生産は、風評被害の影響を受けにくく、営農再開地域の農家の経営の安定化につなげることが可能である。2013年12月末での営農休止面積は17,659haあったが、H28年度までに4,147haが営農再開された。福島県浜通りの営農が可能な区域には、約7 千haの水田があるが、営農再開に向けては、避難地域等の農業者の営農意欲を維持・喚起する将来性がある取り組みが必要であり、福島県は浜地域農業再生に向けた、飼料米生産拡大とその団地形成を目指している。そこで、
●原子力災害による風評の影響を受けにくく、畜産で期待されている飼料用米の生産に焦点を絞り、
●東京農工大が開発している新規超多収/高バイオマス品種(モンスターライス系等)とバイオ肥料を活用した飼料用米の低コスト高収益生産技術開発で、
●福島県双葉郡の2,000haの水田を対象に先進農業技術を用いた飼料用米生産団地の構築を図り、
●福島県の避難指示区域で営農再開が進められている地域の生産者や原子力災害の影響により米価の下落率が大きい地域の生産者の農業収入と所得拡大を目的とする。


2)世界規模のバイオ肥料共同開発と研究のネットワークの構築
①バイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築に向けて、アフガニスタン、ベネズエラ、バングラデッシュ、ドイツで単離した根粒菌のゲノム解析の比較研究を行う。
②バイオ肥料研究ネットワーク構築の一端として、特に南米ベネズエラ根粒菌バイオ肥料と日本の根粒菌バイオ肥料の特性比較を行う。
③バイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築に向けて、ベトナムで国際共同研究を行い、イネ・コアコレクション(119品種)およびメコンデルタ地域で収集されたイネ在来種(100品種)を調査対象として、バイオ肥料微生物(Bacillus pumilus TUAT1)を接種したイネ実生におけるストレス耐性強化の品種間差異に関わる責任遺伝子群をRAD-Seq法とゲノムワイド関連解析(GWAS)により同定する。また、イネ実生で塩や低温等のストレスに対する耐性が強化される生理的メカニズムの解明も試みる。
④バイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築に向けて、フランスと共同で、マメ科植物の根粒着生と窒素固定を制御する生理・生態学的因子として、特に根粒菌のIII型分泌系に着目して解析を行う。これまでに根粒菌のIII型分泌系が、マメ科植物-根粒菌共生に必須とされてきた初期シグナル伝達系を経由せずに、マメ科植物の根粒形成シグナルを直接活性化することを明らかにした。平成29年度は、根粒菌3型エフェクターの生化学的解析および根粒菌エフェクターにより活性化される宿主側遺伝子群の同定、の実験を行い、根粒菌エフェクターによる新しいマメ科植物-根粒菌共生経路の解明を目指す。
⑤バイオ肥料共同開発・研究のネットワークの構築に向けて、ドイツのライプニッツ景観研究所と共同で研究を行う。特に近年生産量が急速に拡大している欧州でのダイズ栽培に焦点をあて、ドイツやポーランドでのダイズ栽培に適したバイオ肥料を開発すると共に、その社会実装を図り、ダイズの単位収量の飛躍的な増大を目指す。

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