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分野グループ・研究チーム(食料)

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食料分野グループ

研究テーマ

レジリエントな流域資源管理に向けたグリーンインフラに関する研究

研究概要

持続的な地域コミュニティーを維持し、安心・安全な農山村を維持・発展のためには、地域防災・減災対策を講じることが必要とされている。近年の地球温暖化等を要因とした局地的豪雨が増加し、森林荒廃に伴う洪水や渇水頻度等が変化している状況において、日本、欧米、アジア地域などの水や土砂をめぐる諸問題に対して、グローバルな視点を持ちながら、持続的な農林業基盤に関連する問題にローカルな視点で対応できる流域水資源管理手法の確立が必要である。本研究では、従来個別に扱われてきた「農業」、「林業」、「災害対策」を、水・土砂・物資循環を中心とした資源管理と防災計画について統合的に扱うことができるプラットフォームの確立を目指している。現地観測とモデルの両輪により、持続的な地域資源の維持管理手法の手順等の提示による技術指針のみならず、防災計画に必要となるハザードマップや水流出予測モデルなどを作成し、各地域への普及・展開などの検討も進める。水と食料の課題における流域資源管理の一環としてのグリーンインフラ整備から、国内外の地域を対象とした安心・安全な農山村の社会基盤維持と確保への成果を出すように研究を進めている。

メンバー

Roy C. Sidle (中央アジア大学、キルギス・教授)

Lee MacDonald (コロラド州立大学 、米国・教授)

斎藤 広隆(グローバルイノベーション研究院・教授)

五味 高志(グローバルイノベーション研究院・教授)

数理モデルを活用した時空間土壌水分変動予測に関する研究

研究概要

土壌水分動態の解析に用いる物理モデルに用いられるパラメータの多くは,土壌の物理特性と関連し実験室で直接計測可能である.一方で,パラメータの不足に対応できないことや,適切な初期条件・境界条件の設定が必要になるなど,物理モデルの適切な利用にはある程度数値解析の素養が求められる.一方で,土壌の物性値のようなパラメータを必要としないデータ駆動型モデルも,土壌水分動態の予測に多く用いられてきた.しかし,データ駆動型モデルの予測能力はデータに含まれる情報の質と量によって制限される.本研究では,物理モデルの入力パラメータをデータ駆動型モデルから予測する場合に,データ駆動型モデルの予測が物理モデルの結果に与える影響を評価する.さらには物理モデルの結果をデータ駆動型モデルのトレーニングデータとして利用することについて検討し,土壌水分動態解析において,物理モデルとデータ駆動型モデルの統合のあり方を検討する.

メンバー

Marcel Schaap (アリゾナ大学、米国・教授)

斎藤 広隆(農学研究院・教授)

リグニン生合成経路の全容解明とそれに基づく新規木質バイオマスの創出

研究概要

リグニンは植物細胞壁に蓄積する芳香族高分子であり、必須アミノ酸のフェニルアラニンやチロシンから十数段階の酵素反応を経て合成される。他の細胞壁成分と異なり、リグニン生合成の最終段階は酵素が関与しないラジカル反応で進行し、また細胞壁内で生成するラジカル種には多様な分子が存在するため、微視的にみると自然界に存在するリグニンの構造は極めて複雑である。このリグニン生合成の仕組みを逆手に取ると、特定の分子を人為的に細胞壁へ輸送することにより、これまでには存在しない構造のリグニンを創出できる可能性がある。本研究においては、生体内で種々の芳香族化合物が合成されるメカニズムを培養細胞や個体を用いて詳細に解析し、その知見に基づいて産業利用上有利な構造を具えた新規リグニンを含む植物バイオマスの創出を目的に種々の取り組みを行う。

メンバー

Edouard Pesquet (ストックホルム大学、スウェーデン・准教授)

梶田 真也(農学研究院・教授)

 

植物細胞壁の分子構造に関する研究

研究概要

植物バイオマスを、再生可能でカーボンニュートラルな材料およびエネルギー源として高度利活用することは、環境と調和した循環型社会の構築やSDGsの達成に重要である。植物バイオマスの本体は細胞壁であり、細胞壁の性質が植物バイオマスの材料特性を決定する。したがって、植物の細胞壁、特に厚い二次壁の分子構造に関して世界に先駆けて新知見を得ることは、植物バイオマスの有効利用にとり重要である。そこで、植物細胞壁の構築機構の解明、細胞壁の分解機構の解明、セルロースやヘミセルロースなど細胞壁主成分の高次構造、セルロースナノファイバーなど新規ナノ材料の開発、細胞壁成分を改変した植物バイオマスの糖化など新規機能性の開発、を主たる目的として研究活動を行う。本学の教員との国際共同研究により、研究課題の遂行とアウトプット(国際共著論文化)を行う。

メンバー

Peter Kitin (ウィスコンシン大学、米国・シニアサイエンティスト)

Hyeun-Jong Bae (全南国立大学、韓国・教授)

半 智史(農学研究院・准教授)

代表者について

梶田 真也

所属研究機関 農学研究院
部門 生物システム応用科学
役職 教授
URL

http://web.tuat.ac.jp/~kajita/

外国人研究者について

Roy C. Sidle

所属研究機関 中央アジア大学 (キルギス)
部門 Mountain Societies Research Institute
役職 教授
URL

https://ucentralasia.org/About/UcaStaff/EN

Lee H. MacDonald 

所属研究機関 コロラド州立大学 (米国)
部門 Department of Ecosystem Science and Sustainability
役職 教授
URL

https://www.nrel.colostate.edu/investigator/lee-macdonald-homepage/

Marcel G. Schaap

所属研究機関 アリゾナ大学 (米国)
部門 Department of Environmental Physics
役職 教授
URL

https://environmentalscience.cals.arizona.edu/person/marcel-g-schaap

Edouard Pesquet

所属研究機関 ストックホルム大学  (スウェーデン)
部門 Department of Ecology, Environment and Plant Sciences
役職 准教授
URL

https://www.su.se/profiles/epesq-1.251402

Peter Kitin 

所属研究機関 ウィスコンシン大学(米国) 
部門 Department of Civil and Environmental Engineering 
役職 シニアサイエンティスト 
URL

Hyeun-Jong Bae

所属研究機関 全南大学(韓国)
部門 Bio-Energy Research Center
役職 教授
URL

研究者一覧

吉田 誠(農学研究院・教授)、三浦 豊(農学研究院・教授)、半 智史(農学研究院・准教授)、堀川 祥生(グローバルイノベーション研究院テニュアトラック推進機構・テニュアトラック特任准教授)、小瀬 亮太(農学研究院・准教授)、五味 高志(農学研究院・教授)、斎藤 広隆(農学研究院・教授)、荒川 泉(グローバルイノベーション研究院・特任助教)、小嶋 由香(グローバルイノベーション研究院・特任助教)

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