水稲の生育量や玄米収量は、そのキャノピー（葉群）が吸収した積算日射量で説明（予測）することができます。水を多量に必要とする水稲生産においては、水利の効率を考慮して水田が山間の谷筋や河川の沿岸域に集中して造成されます。そうした稲作地帯では水田間の気象条件（特に日射量）が同様であることから、同じ品種を同じ管理技術で栽培する限り、水稲の生育量や玄米収量が水田間で大きく異なることはありません。
　しかし、水田は勾配や起伏のある土地を階段（テラス）状に造成し、各階段を畦畔（あぜ）で囲んで貯水するような構造のため、土壌環境が水田間で大きく異なってしまうことが知られています。
　私たちは、そうしたヘテロな地下部環境に対して水稲がダイナミックに根系の構造と機能を変化させることで、地上部生育を安定させている可能性を京都府与謝野町の農家水田で見出しました。
　本研究は2023年度の卒業生である後藤さんが学部3年生の演習授業としてで取り組んでくれたものです。当時、「おたくのイネは根が死んでいる」などと不安を煽って自社の資材を売りつけようとする業者が暗躍しており、そうした事実無根をデータで鎮めようとして始めた調査です。
　そもそも根が死んでいれば何も収穫できないわけですし、植物根系は生育期間中に枯死・脱落と再生を繰り返すため、「根が死ぬ」ことを定義するのは非常に難しい課題です。本研究により、そうしたデマを否定できただけではなく、水稲根系の生き生きとした姿を浮かび上がらせることができました。
　この成果は、2024年12月12日にSpringer Nature社のDiscover Agriculture誌に掲載されました。

Dynamic Rice Root Systems

Rice plant biomass and brown rice yield can be explained (predicted) by the cumulative solar radiation absorbed by their canopy (leaf cluster). In rice production, which requires large amounts of water, paddies are typically constructed in valley bottoms of mountainous areas and along riverbanks to maximize water use efficiency. In such rice-growing regions, since meteorological conditions (especially solar radiation) are similar among paddies, there are no substantial differences in rice growth or grain yield between fields when the same variety is cultivated using the same management techniques.

However, paddy fields are constructed in a terraced structure on sloped and undulating land, with each terrace enclosed by earthen levees (bunds) to retain water. This structural characteristic is known to create significant variations in soil environments between paddies.

In farmer’s fields in Yosano town, Kyoto Prefecture, we discovered that rice plants might stabilize their aboveground growth by dynamically altering their root system structure and function in response to such heterogeneous belowground environments.

This research began as part of a practical training course when Ms. Goto, who graduated in 2023, was a third-year undergraduate student. At that time, certain vendors were attempting to sell their materials by spreading unfounded concerns, claiming things like “your rice roots are dying.” We initiated this survey to counter such baseless claims with actual data.

Obviously, no harvest would be possible if the roots were dead, and since plant root systems naturally undergo cycles of death, detachment, and regeneration during the growing period, defining “root death” is an extremely challenging task. This research not only helped refute such misinformation but also revealed the vibrant nature of rice root systems.

These findings were published in Springer Nature’s Discover Agriculture journal on December 12, 2024.