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JP7370519B2 - Prediction program, prediction method and prediction device - Google Patents
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Description

本発明は、予測プログラム、予測方法及び予測装置に関する。 The present invention relates to a prediction program, a prediction method, and a prediction device.

トマトなどの苗の成長は、品種や育苗装置などの環境によって大きく変わる。従来においては、作物の栽培生理に詳しい人物が、これまでの経験や勘をもとに、新しい育苗環境と従来の育苗環境を比較する栽培試験を繰り返し行って試行錯誤し、その結果得られた最適な育苗環境(生産性の高い育苗環境)で苗を栽培することとしていた。 The growth of seedlings such as tomatoes varies greatly depending on the environment, such as the variety and the seedling raising equipment. In the past, people who were familiar with the cultivation physiology of crops used their past experience and intuition to conduct repeated cultivation tests comparing new and conventional seedling-raising environments through trial and error. Seedlings were to be cultivated in an optimal seedling-raising environment (a highly productive seedling-raising environment).

なお、特許文献1、2等には、制御機器の制御情報や植物育成作業に関する情報を含む植物育成情報を、ネットワークを通じて顧客に提供する技術について開示されている。 Note that Patent Documents 1, 2, and the like disclose techniques for providing plant growing information including control information of control devices and information regarding plant growing work to customers through a network.

特開2006-333744号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-333744 特開2006-254775号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-254775

上述したような試行錯誤により設定された育苗環境は、同一条件が毎年繰り返される場合にはある程度の水準を維持することができる。しかしながら、育苗環境を設定した根拠は無いため、地域や環境、施設などが変わったり、品種が変わった場合には、それらの変更に合わせて育苗環境を設定することが難しい。このため、施設や品種などの変更があった場合には、再度試行錯誤を行う必要があるため、最適な育苗環境の設定に長時間を要する。 The seedling growing environment set through trial and error as described above can be maintained at a certain level if the same conditions are repeated every year. However, there is no basis for setting the seedling growing environment, so if the region, environment, facilities, etc. change, or the variety changes, it is difficult to set the seedling growing environment in accordance with these changes. Therefore, if there is a change in the facility or variety, trial and error must be performed again, and it takes a long time to set the optimal seedling-raising environment.

また、施設栽培生産者の高齢化に伴い世代交代が不可避となっている現状においては、栽培試験を長年行っている人物の知識と経験を代替できるような技術が求められている。 In addition, in the current situation where a generational change is inevitable due to the aging of facility cultivation producers, there is a need for technology that can replace the knowledge and experience of people who have been conducting cultivation tests for many years.

本発明は、作物を所望の草姿にするための栽培条件の予測、又は栽培条件に応じた作物の草姿の予測を行うことが可能な予測プログラム、予測方法及び予測装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a prediction program, a prediction method, and a prediction device that are capable of predicting cultivation conditions for making crops have a desired grass shape, or predicting crop grass shapes according to cultivation conditions. purpose.

本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した。本発明者らは、分子生物学的手法を用いて植物体内の遺伝子発現や代謝産物等の動態を解析する研究(いわゆるオミクス研究)を行っており、多くの学術的価値が高い知見が蓄積しつつある。そして、本発明者らは、これらの知見を用いて植物体内の分子変動から生理機構を解明することで、品種や品目に応じた適切な栽培環境を短時間で構築することを見出した。以上のような経緯から、本発明は完成した。 The present inventors have studied various means for solving the above problems. The present inventors have been conducting research to analyze the dynamics of gene expression and metabolites in plants using molecular biological methods (so-called omics research), and have accumulated a lot of knowledge with high academic value. It's coming. The present inventors have also discovered that by using these findings to elucidate the physiological mechanism from molecular fluctuations within the plant body, it is possible to construct an appropriate cultivation environment according to the variety or item in a short time. The present invention was completed based on the circumstances described above.

本発明の予測プログラムは、環境因子の値と、作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量との間の関係、及び前記作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量と前記作物の苗の草姿を示す値との関係、に基づいて、前記環境因子の値と前記草姿を示す値との関係を表すモデルを生成し、所望とする環境因子の値又は所望とする草姿を示す値の入力を受け付け、前記モデルを用いて、所望とする前記環境因子の値に対応する草姿を示す値、又は所望とする前記草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、出力する、処理をコンピュータに実行させるための予測プログラムである。 The prediction program of the present invention determines the relationship between the value of an environmental factor and the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in a crop, and the expression of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in the crop. A model representing the relationship between the value of the environmental factor and the value indicating the grass shape is generated based on the relationship between the amount and the value indicating the grass shape of the seedling of the crop, and the desired value of the environmental factor or Accepts input of a value indicating a desired grass appearance, and uses the model to generate a value indicating a desired grass appearance corresponding to the value of the environmental factor, or an environment corresponding to a value indicating the desired grass appearance. This is a prediction program that causes a computer to predict and output the value of a factor.

本発明の予測プログラム、予測方法及び予測装置は、作物を所望の草姿にするための栽培条件の予測、又は栽培条件に応じた作物の草姿の予測を行うことができるという効果を奏する。 The prediction program, prediction method, and prediction device of the present invention have the effect of being able to predict the cultivation conditions for making crops have a desired grass appearance, or predict the grass appearance of crops according to the cultivation conditions.

図1(a)は、品種「CF桃太郎ヨーク」の苗の茎の断面(切片)の写真であり、図1(b)は「富丸ムーチョ」の苗の茎の断面(切片)の写真である。Figure 1(a) is a photograph of a cross-section (section) of a stem of a seedling of the variety "CF Momotaro York", and Figure 1(b) is a photograph of a cross-section (section) of a stem of a seedling of the variety "Tomimaru Mucho". be. トマトの苗の木部面積と総乾物重(収量に関連する数値)との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between xylem area and total dry weight (value related to yield) of tomato seedlings. 図3(a)は、5つの品種「Managua」、「Endeavor」、「富丸ムーチョ」、「CF桃太郎ヨーク」、「麗容」について、播種後3週目、4週目、5週目における木部組織の割合を示すグラフであり、図3(b)は、各品種における、播種後3週目のサイトカイニンの量を示すグラフである。Figure 3(a) shows the trees of five varieties, ``Managua,'' ``Endeavor,'' ``Tomimaru Mucho,'' ``CF Momotaro York,'' and ``Reiyo,'' at 3, 4, and 5 weeks after sowing. FIG. 3(b) is a graph showing the proportion of subtissues, and FIG. 3(b) is a graph showing the amount of cytokinin in each variety three weeks after sowing. 図4(a)は、高窒素の場合と中窒素の場合のサイトカイニン合成遺伝子(SlIPT3)の相対的発現量を示すグラフであり、図4(b)は、高窒素の場合と中窒素の場合のサイトカイニン応答性遺伝子の相対的発現量を示すグラフである。Figure 4 (a) is a graph showing the relative expression level of the cytokinin synthesis gene (SlIPT3) in the case of high nitrogen and in the case of medium nitrogen, and Figure 4 (b) is a graph showing the relative expression level of the cytokinin synthesis gene (SlIPT3) in the case of high nitrogen and in the case of medium nitrogen. 2 is a graph showing the relative expression levels of cytokinin-responsive genes in FIG. 養液窒素濃度による影響を示す図である。It is a figure showing the influence by nutrient solution nitrogen concentration. 図6(a)は、養液中窒素イオン濃度と、サイトカイニン応答性遺伝子発現との関係を示すグラフであり、図6(b)は、サイトカイニン内生量と、サイトカイニン応答性遺伝子発現との関係を示すグラフである。FIG. 6(a) is a graph showing the relationship between the nitrogen ion concentration in the nutrient solution and the expression of cytokinin-responsive genes, and FIG. 6(b) is a graph showing the relationship between the endogenous amount of cytokinin and the expression of cytokinin-responsive genes. This is a graph showing. サイトカイニン内生量と、1日あたり木部成長量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the endogenous amount of cytokinin and the amount of xylem growth per day. 気温25℃、30℃で栽培したトマトの苗の下胚軸(Hypocotyl)と、上胚軸(Epicotyl)の切片を比較した写真である。This is a photograph comparing sections of hypocotyl and epicotyl of tomato seedlings grown at temperatures of 25°C and 30°C. 図9(a)は、-DIFを示す図であり、図9(b)は、+DIFを示す図であり、図9(c)は、+DIF条件と-DIF条件で栽培した苗の草丈を示す写真である。Figure 9(a) is a diagram showing -DIF, Figure 9(b) is a diagram showing +DIF, and Figure 9(c) is a diagram showing plant heights of seedlings grown under +DIF and -DIF conditions. It's a photo. 図10(a)は、+DIF条件と-DIF条件で育苗したときの、14日目における細胞壁伸長酵素遺伝子(LeEXP2遺伝子)の発現量を示すグラフであり、図10(b)は、LeEXP2遺伝子の発現量と、ジベレリン内生量との間の関係を示すグラフである。Figure 10(a) is a graph showing the expression level of the cell wall elongation enzyme gene (LeEXP2 gene) on the 14th day when seedlings were grown under +DIF and -DIF conditions, and Figure 10(b) is a graph showing the expression level of the LeEXP2 gene on the 14th day. It is a graph showing the relationship between the expression level and the endogenous amount of gibberellin. ジベレリン内生量と、1日あたりの胚軸伸長量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the endogenous amount of gibberellin and the amount of hypocotyl elongation per day. 図12(a)は、条件を種々変更したときの胚軸長(播種後21日目の予測値)と、ジベレリン応答性遺伝子の発現量(播種後14日目の実測値)との関係を示すグラフであり、図12(b)は、播種後21日目の胚軸長の予測値と、播種後21日目の胚軸長の実測値との関係を示す図である。Figure 12(a) shows the relationship between the hypocotyl length (predicted value on day 21 after seeding) and the expression level of gibberellin-responsive genes (actual value on day 14 after seeding) when various conditions were changed. FIG. 12(b) is a graph showing the relationship between the predicted value of the hypocotyl length on the 21st day after seeding and the measured value of the hypocotyl length on the 21st day after seeding. 育苗回帰モデルを示す図である。It is a figure showing a seedling raising regression model. 鍵遺伝子の詳細を示す表である。It is a table showing details of key genes. 一実施形態に係る情報処理システムの構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the configuration of an information processing system according to an embodiment. 図16(a)は、サーバのハードウェア構成を示す図であり、図16(b)は、サーバの機能ブロック図である。FIG. 16(a) is a diagram showing the hardware configuration of the server, and FIG. 16(b) is a functional block diagram of the server. サーバの処理の概要を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an overview of server processing. ユーザ端末に表示される画面の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a screen displayed on a user terminal.

以下、一実施形態に係る情報処理システムについて、図1~図18に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an information processing system according to one embodiment will be described in detail based on FIGS. 1 to 18.

本実施形態の情報処理システムは、トマトの苗を「良い苗」にするためにどのような環境設定を行えばよいかを予測して出力したり、入力された設定環境で栽培される苗の草姿を予測して出力する装置である。なお、本実施形態において、「良い苗」とは、生産性の高い苗を意味し、予め定められた理想的な草姿(茎径、草丈)を有する苗を意味する。一般的に、茎が太い方が物質輸送特性に優れており収量が高くなる可能性が高い。また、草丈が低い方がトマト苗を移植する際に扱いやすい。 The information processing system of this embodiment predicts and outputs what kind of environmental settings should be made to make tomato seedlings "good seedlings," and predicts and outputs what kind of environmental settings should be made to make tomato seedlings "good seedlings", This is a device that predicts and outputs the appearance of grass. In the present embodiment, a "good seedling" refers to a highly productive seedling, and refers to a seedling having a predetermined ideal plant appearance (stem diameter, plant height). In general, thicker stems have better material transport properties and are likely to yield higher yields. Also, shorter plants are easier to handle when transplanting tomato seedlings.

ここで、本実施形態の情報処理システムの説明の前に、当該情報処理システムを構築する際に本発明者らが利用した知見について説明する。 Here, before explaining the information processing system of this embodiment, the knowledge that the inventors used when constructing the information processing system will be explained.

(知見1:作物の木部発達について)
本発明者らは、茎の木部組織の発達には品種間差があることに着目した。例えば、トマトの品種「CF桃太郎ヨーク」と品種「富丸ムーチョ」の木部組織の面積(木部面積)を比較した結果が、図1(a)、図1(b)に示されている。図1(a)には、「CF桃太郎ヨーク」の苗の茎の断面(切片)の写真が示され、図1(b)には「富丸ムーチョ」の苗(図1(a)と同時期の苗)の茎の断面(切片)の写真が示されている。図1(a)、図1(b)において、両矢印で示す部分が木部組織である。図1(a)、図1(b)を比較するとわかるように、「富丸ムーチョ」の方が木部面積が大きくなっている。
(Knowledge 1: Regarding xylem development of crops)
The present inventors focused on the fact that there are differences between cultivars in the development of xylem tissue in stems. For example, the results of comparing the xylem tissue area (xylem area) of the tomato variety "CF Momotaro York" and the variety "Tomimaru Mucho" are shown in Figures 1(a) and 1(b). . Figure 1(a) shows a photograph of a cross-section (section) of a stem of a seedling of ``CF Momotaro York'', and Figure 1(b) shows a photograph of a seedling of ``Tomimaru Mucho'' (same as Figure 1(a)). A photograph of a cross-section (section) of a stem (seedling at the same time) is shown. In FIGS. 1(a) and 1(b), the portion indicated by double-headed arrows is the xylem tissue. As can be seen by comparing Figures 1(a) and 1(b), "Tomimaru Mucho" has a larger xylem area.

ここで、「富丸ムーチョ」は、一般的に「CF桃太郎ヨーク」よりも収量が多いことで知られている。すなわち、収量の多い「富丸ムーチョ」の方が木部面積が大きいことから、収量が多いほど木部面積が大きいことが予想される。 Here, "Tomimaru Mucho" is generally known to have a higher yield than "CF Momotaro York". In other words, since Tomimaru Mucho, which has a higher yield, has a larger xylem area, it is expected that the higher the yield, the larger the xylem area.

この点について、収量の多い品種「Geronimo」と少ない品種「桃太郎8」の組換型自殖系統群(RILs:Recombinant Inbred Lines)の解析を行い、トマトの苗の木部面積(mm2)と総乾物重(g)との関係を表したのが、図2である。一般的に、総乾物重が大きいほど果実重量が大きくなるため、収量が多くなる。図2に示すように、木部面積が大きいほど総乾物重が大きくなるため、木部面積が大きいほど収量が大きくなることがわかる。 Regarding this point, we analyzed the recombinant inbred lines (RILs) of the high-yielding variety "Geronimo" and the low-yielding variety "Momotaro 8" and determined the xylem area (mm 2 ) of tomato seedlings. Figure 2 shows the relationship with total dry weight (g). Generally, the greater the total dry weight, the greater the fruit weight and therefore the yield. As shown in FIG. 2, it can be seen that the larger the xylem area, the larger the total dry weight, and therefore the larger the xylem area, the larger the yield.

また、本発明者らは、木部発達と苗におけるサイトカイニンの量との関係について検証した。図3(a)には、5つの品種「Managua」、「Endeavor」、「富丸ムーチョ」、「CF桃太郎ヨーク」、「麗容」について、播種後3週目、4週目、5週目における木部組織の割合(図1(a)、図1(b)に示すような切片全体に対する木部組織の面積の割合)が示されている。この図3(a)からは、播種後3週目においては、各品種の木部組織の割合にさほど差はないが、播種後5週目になると、「Managua」、「Endeavor」、「富丸ムーチョ」の木部組織の割合が多くなり、「CF桃太郎ヨーク」、「麗容」の木部組織の割合が少なくなることがわかる。 The present inventors also verified the relationship between xylem development and the amount of cytokinin in seedlings. Figure 3(a) shows the results of five varieties ``Managua'', ``Endeavor'', ``Tomimaru Mucho'', ``CF Momotaro York'', and ``Reiyo'' at 3, 4, and 5 weeks after sowing. The percentage of xylem tissue (the ratio of the area of xylem tissue to the entire section as shown in FIGS. 1(a) and 1(b)) is shown. Figure 3(a) shows that there is not much difference in the percentage of xylem tissue of each variety in the 3rd week after sowing, but in the 5th week after sowing, "Managua", "Endeavor", It can be seen that the percentage of xylem tissue in "Maru Mucho" increases, and the percentage of xylem tissue in "CF Momotaro York" and "Reiyo" decreases.

また、図3(b)には、各品種における、播種後3週目のサイトカイニン(iP7G:イソペンテニルアデニン-7-グルコシド)の量を調べた結果が示されている。図3(b)に示すように、播種後3週目においては、「Managua」、「Endeavor」、「富丸ムーチョ」のサイトカイニン量が多く、「CF桃太郎ヨーク」、「麗容」のサイトカイニン量が少ないことがわかる。 Further, FIG. 3(b) shows the results of examining the amount of cytokinin (iP7G: isopentenyladenine-7-glucoside) in each variety 3 weeks after sowing. As shown in Figure 3(b), 3 weeks after sowing, the amount of cytokinin was high in "Managua", "Endeavor", and "Tomimaru Mucho", and the amount of cytokinin in "CF Momotaro York" and "Reiyo" was high. It turns out that there are few.

すなわち、図3(a)、図3(b)を総合すると、茎の木部組織が発達する苗ほど、木部組織が発達し始める前にサイトカイニン量が増えていることがわかる。 That is, when FIGS. 3(a) and 3(b) are combined, it can be seen that the more the xylem tissue of the stem develops, the more the cytokinin amount increases before the xylem tissue starts to develop.

更に、本発明者らは、サイトカイニン量と、トマトを養液栽培したときの養液窒素濃度との関係について検証した。図4(a)には、窒素濃度が高い場合(90μmol/L、高窒素)とそれよりも低い場合(50μmol/L、中窒素)のサイトカイニン合成遺伝子(SlIPT3遺伝子)の発現量を、18SrRNAの発現量を内部標準として用いた相対的発現量(Relative expression)として示している。この図4(a)からは、高窒素の方が、サイトカイニン合成遺伝子(SlIPT3遺伝子)が多くなるため、サイトカイニン生合成が多くなることが分かった。なお、SlIPT3遺伝子の詳細については、図14の表に示している。なお、図14には、以降の説明で述べるその他の遺伝子の詳細についても列挙している。 Furthermore, the present inventors verified the relationship between the amount of cytokinin and the nitrogen concentration of the nutrient solution when tomato was cultivated using hydroponic cultivation. Figure 4(a) shows the expression levels of the cytokinin synthesis gene (SlIPT3 gene) when the nitrogen concentration is high (90 μmol/L, high nitrogen) and when it is lower (50 μmol/L, medium nitrogen). The expression level is shown as a relative expression using an internal standard. From FIG. 4(a), it was found that under high nitrogen conditions, the number of cytokinin synthesis genes (SlIPT3 gene) increases, so that cytokinin biosynthesis increases. Note that details of the SlIPT3 gene are shown in the table of FIG. 14. Note that FIG. 14 also lists details of other genes that will be described in the following explanation.

また、図4(b)には、高窒素の場合と中窒素の場合のサイトカイニン応答性遺伝子の発現量を、18SrRNAの発現量を内部標準として用いた相対的発現量(Relative expression)として示している。図4(b)の左のグラフに示すように、高窒素の場合には、中窒素の場合に比べて、サイトカイニン誘導性遺伝子(SlRRA6遺伝子、SlRRA2遺伝子)が多く生成されることが分かった。また、図4(b)の右のグラフに示すように、高窒素の場合には、中窒素の場合に比べて、サイトカイニン抑制性遺伝子(SlRRB11遺伝子)が、少なく生成されることが分かった。 In addition, Figure 4(b) shows the expression levels of cytokinin-responsive genes in the case of high nitrogen and medium nitrogen as relative expression using the expression level of 18S rRNA as an internal standard. There is. As shown in the graph on the left of FIG. 4(b), it was found that more cytokinin-induced genes (SlRRA6 gene, SlRRA2 gene) were produced under high nitrogen conditions than under medium nitrogen conditions. Furthermore, as shown in the graph on the right of FIG. 4(b), it was found that less cytokinin suppressive gene (SlRRB11 gene) was produced under high nitrogen conditions than under medium nitrogen conditions.

したがって、これらの関係からは、図5に示すようなことが分かった。すなわち、養液中の窒素栄養が多くなる(高濃度になる)と、サイトカイニン合成遺伝子が増えるため、サイトカイニンが増え、これによりサイトカイニン誘導性遺伝子が増えるとともにサイトカイニン抑制性遺伝子が減る。そして、サイトカイニン誘導性遺伝子の増加及びサイトカイニン抑制性遺伝子の減少に起因して、維管束発達が促進され、収量が増加することが分かった。このことは、養液窒素濃度の影響により、茎径に差が出る前にサイトカイニン関連遺伝子の発現量が変動することを意味すると考えられる。 Therefore, from these relationships, the following was found as shown in FIG. That is, when the nitrogen nutrient in the nutrient solution increases (becomes highly concentrated), the number of cytokinin synthesis genes increases, resulting in an increase in cytokinin, which in turn increases the number of cytokinin-inducible genes and decreases the number of cytokinin-repressing genes. It was also found that vascular bundle development was promoted and yield increased due to an increase in cytokinin-induced genes and a decrease in cytokinin-inhibitory genes. This is considered to mean that the expression level of cytokinin-related genes changes before a difference in stem diameter appears due to the influence of the nutrient solution nitrogen concentration.

本発明者らは、上述した知見に基づいて、窒素イオン濃度とサイトカイニン応答性遺伝子の発現との関係を回帰モデルで表した。図6(a)には、養液中窒素イオン濃度(μmol/L)と、サイトカイニン応答性遺伝子発現との関係が示されている。また、本発明者らは、サイトカイニン内生量とサイトカイニン応答性遺伝子の発現との関係を回帰モデルで表した。図6(b)には、サイトカイニン内生量(pmol/g)と、サイトカイニン応答性遺伝子発現との関係が示されている。更に、本発明者らは、サイトカイニン内生量(pmol/g)と、1日あたり木部成長量(cm2)との関係を回帰モデルで表した。図7には、サイトカイニン内生量と、1日あたり木部成長量との関係が示されている。 Based on the above-mentioned findings, the present inventors expressed the relationship between nitrogen ion concentration and the expression of cytokinin-responsive genes using a regression model. FIG. 6(a) shows the relationship between the nitrogen ion concentration (μmol/L) in the nutrient solution and the expression of cytokinin-responsive genes. Furthermore, the present inventors expressed the relationship between the endogenous amount of cytokinin and the expression of cytokinin-responsive genes using a regression model. FIG. 6(b) shows the relationship between the endogenous amount of cytokinin (pmol/g) and the expression of cytokinin-responsive genes. Furthermore, the present inventors expressed the relationship between the endogenous amount of cytokinin (pmol/g) and the amount of xylem growth per day (cm 2 ) using a regression model. FIG. 7 shows the relationship between the endogenous amount of cytokinin and the amount of xylem growth per day.

図6(a)から、環境測定値(窒素濃度)をe、品種ごとの係数をcv1とすると、鍵遺伝子発現量(サイトカイニン応答性遺伝子発現量)Kは、次式(1)にて表すことができる。
=f1(e,cv1) …(1)
From Figure 6(a), if the environmental measurement value (nitrogen concentration) is e and the coefficient for each variety is cv 1 , the key gene expression level (cytokinin responsive gene expression level) Kg can be calculated using the following formula (1). can be expressed.
K g =f 1 (e, cv 1 )...(1)

また、図6(b)から、品種ごとの係数をcv2とすると、鍵ホルモン内生量(サイトカイニン内生量)Khは、次式(2)にて表すことができる。
h=f2(Kg,cv2) …(2)
Furthermore, from FIG. 6(b), if the coefficient for each variety is cv 2 , the endogenous amount of key hormone (endogenous amount of cytokinin) K h can be expressed by the following equation (2).
K h = f 2 (K g , cv 2 )...(2)

また、図7から、品種ごとの係数をcv3とすると、1日あたりの木部成長量zは、次式(3)にて表すことができる。
z=f3(Kh,cv3) …(3)
Further, from FIG. 7, if the coefficient for each variety is cv 3 , the xylem growth amount z per day can be expressed by the following equation (3).
z=f 3 (K h , cv 3 )...(3)

そして、木部面積(茎径)Xは、1日あたりの木部成長量zが増えるほど大きくなるため、上式(1)~(3)を纏めると、木部面積(茎径)Xは、次式(4)にて表すことができる。
X=f(e,cv4) …(4)
The xylem area (stem diameter) , can be expressed by the following equation (4).
X=f(e, cv4 )...(4)

なお、cv4は、品種の鍵遺伝子(サイトカイニン応答性遺伝子)の発現特徴を反映した係数を意味する。 Note that cv 4 means a coefficient reflecting the expression characteristics of a key gene (cytokinin-responsive gene) of the variety.

上式(4)のように、本発明者らは、環境測定値(窒素濃度)eから木部面積(茎径)Xをシミュレーションできるモデルを作成することができた。 As shown in the above equation (4), the present inventors were able to create a model capable of simulating the xylem area (stem diameter) X from the environmental measurement value (nitrogen concentration) e.

(知見2:高温条件で茎径と草丈が大きくなることについて)
本発明者らは、気温以外の条件は同一とし、気温25℃の条件下と、気温30℃の条件下(高温条件下)とで、同一品種のトマトの苗を栽培した。そして、栽培したトマトの苗の下胚軸(Hypocotyl)と、上胚軸(Epicotyl)の切片を比較した。図8には、比較結果が示されている。図8からは、高温条件下の方が茎径が大きくなることが分かる。なお、図示は省略しているが、草丈についても、気温30℃の方が大きくなることが分かった。
(Finding 2: Regarding the increase in stem diameter and plant height under high temperature conditions)
The present inventors cultivated tomato seedlings of the same variety under conditions of a temperature of 25° C. and a condition of a temperature of 30° C. (high temperature conditions) under the same conditions except for the temperature. They then compared the sections of the hypocotyl and epicotyl of the cultivated tomato seedlings. FIG. 8 shows the comparison results. From FIG. 8, it can be seen that the stem diameter becomes larger under high temperature conditions. Although not shown in the figure, it was found that the plant height also increased when the temperature was 30°C.

(知見3:昼夜温度逆転条件で草丈が小さくなることについて)
昼夜温度逆転条件とは、図9(a)に示すように、明期(昼)に温度が低く設定され、暗期(夜)に温度が高く設定される場合を意味する。この昼夜温度逆転条件は-DIFと呼ばれ、明期温度から暗期温度を差し引いた値が負となる条件である。一方、図9(b)に示すように、明期に温度が高く、暗期に温度が低い場合は、+DIFと呼ばれる。
(Finding 3: Plant height becomes smaller under day-night temperature reversal conditions)
The day/night temperature reversal condition means a case where the temperature is set low during the light period (day) and high during the dark period (night), as shown in FIG. 9(a). This day/night temperature reversal condition is called -DIF, and is a condition in which the value obtained by subtracting the dark period temperature from the light period temperature is negative. On the other hand, as shown in FIG. 9(b), when the temperature is high during the light period and low during the dark period, it is called +DIF.

本発明者らは、+DIF条件と、-DIF条件におけるトマトの苗の草丈を検証した。その結果、図9(c)に示すように、-DIFの方が苗の草丈が低くなることが分かった。 The present inventors verified the plant height of tomato seedlings under +DIF conditions and -DIF conditions. As a result, as shown in FIG. 9(c), it was found that the plant height of the seedlings was lower in -DIF.

ここで、本発明者らは、細胞壁伸長酵素遺伝子であるLeEXP2遺伝子(図14参照)に着目し、+DIF条件と-DIF条件で育苗したときの、14日目における細胞壁伸長酵素遺伝子(LeEXP2遺伝子)の発現量を測定した。この結果が、図10(a)に示されている。この図10(a)からは、-DIF条件の場合には、+DIF条件の場合よりもLeEXP2遺伝子が少ないことが分かった。なお、-DIF条件の場合、光、温度や酸素の環境により働きが変化することが知られている胚軸伸長調節転写因子遺伝子(SlHY5遺伝子)が高くなり、温度・光シグナル伝達遺伝子(SlPIF4/5遺伝子)も少なくなるため、LeEXP2遺伝子のような細胞壁伸長にかかわる遺伝子の発現が少なくなると考えられる。 Here, the present inventors focused on the LeEXP2 gene (see Figure 14), which is a cell wall elongation enzyme gene, and determined that the cell wall elongation enzyme gene (LeEXP2 gene) on day 14 when seedlings were grown under +DIF and -DIF conditions. The expression level of was measured. This result is shown in FIG. 10(a). From FIG. 10(a), it was found that there was less LeEXP2 gene under the −DIF condition than under the +DIF condition. In addition, in the case of -DIF conditions, the hypocotyl elongation regulating transcription factor gene (SlHY5 gene), whose function is known to change depending on the light, temperature, and oxygen environment, increases, and the temperature/light signal transduction gene (SlPIF4/ 5 gene) is also reduced, it is thought that the expression of genes involved in cell wall elongation, such as the LeEXP2 gene, is reduced.

また、本発明者らは、細胞壁伸長酵素遺伝子(LeEXP2遺伝子)がジベレリン応答性遺伝子であるという知見に基づいて、LeEXP2遺伝子の発現量と、ジベレリン(GA4:活性型)内生量(pmol/FW)との間の関係を検証し、図10(b)に示すような関係を見出した。図10(b)に示すように、LeEXP2遺伝子の発現量と、ジベレリン(GA4)内生量との間には、概ね比例関係があった。 Furthermore, based on the knowledge that the cell wall elongation enzyme gene (LeEXP2 gene) is a gibberellin-responsive gene, the present inventors investigated the expression level of the LeEXP2 gene and the endogenous amount of gibberellin (GA4: active form) (pmol/FW). ) and found a relationship as shown in FIG. 10(b). As shown in FIG. 10(b), there was a roughly proportional relationship between the expression level of the LeEXP2 gene and the endogenous amount of gibberellin (GA4).

更に、本発明者らは、ジベレリン(GA4)内生量(pmol/FW)と、1日あたりの胚軸伸長量(cm)との関係を検証したところ、図11に示すような結果を得ることができた。図11からは、ジベレリン(GA4)内生量と、1日あたりの胚軸伸長量との間に概ね比例関係があった。 Furthermore, the present inventors verified the relationship between the endogenous amount of gibberellin (GA4) (pmol/FW) and the amount of hypocotyl elongation (cm) per day, and obtained the results shown in Figure 11. I was able to do that. From FIG. 11, there was a roughly proportional relationship between the endogenous amount of gibberellin (GA4) and the amount of hypocotyl elongation per day.

ここで、図10(a)から、環境測定値(-DIF)をe’、品種ごとの係数をcv1’とすると、鍵遺伝子発現量K’は、次式(5)にて表すことができる。なお、この場合の鍵遺伝子には、LeEXP2遺伝子以外に、SlPer遺伝子(図14参照)も含まれるので、次式(5)の鍵遺伝子発現量K’は、LeEXP2遺伝子とSlPer遺伝子発現量を意味する。
’=f1’(e’,cv1’) …(5)
Here, from FIG. 10(a), if the environmental measurement value (-DIF) is e' and the coefficient for each variety is cv 1 ', the key gene expression level K g ' can be expressed by the following equation (5). I can do it. Note that the key genes in this case include the SlPer gene (see Figure 14) in addition to the LeEXP2 gene, so the key gene expression level K g ' in the following equation (5) is calculated by combining the LeEXP2 gene and SlPer gene expression levels. means.
K g '=f 1 '(e', cv 1 ')...(5)

また、図10(b)から、品種ごとの係数をcv2’とすると、鍵ホルモン内生量(ジベレリン内生量)Kh’は、次式(6)にて表すことができる。
h’=f2’(Kg’,cv2’) …(6)
Further, from FIG. 10(b), if the coefficient for each variety is cv 2 ', the endogenous amount of key hormone (endogenous amount of gibberellin) K h ' can be expressed by the following equation (6).
K h '=f 2 '(K g ', cv 2 ')...(6)

また、図11から、品種ごとの係数をcv3’とすると、1日あたりの胚軸伸長量z’は、次式(7)にて表すことができる。
z’=f3’(Kh’,cv3’) …(7)
Further, from FIG. 11, if the coefficient for each breed is cv 3 ', the amount of hypocotyl elongation z' per day can be expressed by the following equation (7).
z'=f 3 '(K h ', cv 3 ')...(7)

そして、草丈(胚軸長)X’は、1日あたりの胚軸伸長量z’が増えるほど大きくなるため、上式(5)~(7)を纏めると、草丈(胚軸長)X’は、次式(8)にて表すことができる。
X’=f’(e’,cv4’) …(8)
Then, the plant height (hypocotyl length) X' increases as the amount of hypocotyl elongation z' increases per day. can be expressed by the following equation (8).
X'=f'(e', cv 4 ')...(8)

なお、cv4’は、品種の鍵遺伝子(LeEXP2遺伝子、SlPer遺伝子)の発現特徴を反映した係数を意味する。 Note that cv 4 ' means a coefficient reflecting the expression characteristics of key genes (LeEXP2 gene, SlPer gene) of the variety.

上式(8)のように、本発明者らは、環境測定値(-DIF):e’から草丈(胚軸長)X’をシミュレーションできるモデルを作成することができた。 As shown in equation (8) above, the present inventors were able to create a model that can simulate plant height (hypocotyl length) X' from the environmental measurement value (-DIF): e'.

(知見4:草丈に影響を与えるその他の環境因子について)
本発明者らは、草丈に影響を与えると考えられるその他の環境因子についても検証した。例えば、植物成長調整剤であるPBZ(パクロブトラゾール(paclobutrazol))は、ジベレリンの生合成阻害剤として知られている。したがって、PBZを苗に与えることで、ジベレリンの合成が阻害され、結果的に草丈が小さくなることが予想される。また、高温条件下では、前述のように草丈が大きくなる。本発明者らは、-DIF、PBZ、高温の各条件を種々変更したときの胚軸長(mm)(播種後21日目の予測値)と、ジベレリン応答性遺伝子(LeEXP2遺伝子)の発現量(播種後14日目の実測値)との関係を、図12(a)のようにプロットした。なお、図12(a)の胚軸長(播種後21日目の予測値)は、図12(b)に示すように、胚軸長(播種後21日目の実測値)とほぼ一致するため、図12(a)の予測値は実測値と見做すことができる。
(Finding 4: Regarding other environmental factors that affect plant height)
The present inventors also examined other environmental factors that are thought to affect plant height. For example, PBZ (paclobutrazol), a plant growth regulator, is known as a gibberellin biosynthesis inhibitor. Therefore, it is expected that by feeding PBZ to seedlings, the synthesis of gibberellin will be inhibited, resulting in a decrease in plant height. Furthermore, under high temperature conditions, the plant height increases as mentioned above. The present inventors investigated the hypocotyl length (mm) (predicted value on day 21 after seeding) and the expression level of the gibberellin-responsive gene (LeEXP2 gene) when variously changing the conditions of -DIF, PBZ, and high temperature. (Actual measurement value on the 14th day after sowing) was plotted as shown in FIG. 12(a). Note that the hypocotyl length (predicted value on the 21st day after sowing) in Figure 12(a) almost matches the hypocotyl length (actual value on the 21st day after sowing) as shown in Figure 12(b). Therefore, the predicted values in FIG. 12(a) can be regarded as actual measured values.

図12(a)、図12(b)によれば、苗に与えるPBZの量と、高温条件とを異ならせることにより、ジベレリン応答性遺伝子(LeEXP2遺伝子)の発現量が変化することがわかる。したがって、上式(8)から求まる胚軸長は、PBZの量や高温条件か否かに応じて補正する必要がある。 According to FIGS. 12(a) and 12(b), it can be seen that the expression level of the gibberellin-responsive gene (LeEXP2 gene) changes by varying the amount of PBZ given to the seedlings and the high temperature conditions. Therefore, the hypocotyl length determined from the above formula (8) needs to be corrected depending on the amount of PBZ and whether or not it is a high temperature condition.

(その他知見)
光合成糖生産の速度は、光やCO2濃度による影響を受ける。また、光合成糖生産は、高温や養液窒素濃度による影響も受ける。合成された糖が多いとき糖エネルギー関連酵素遺伝子(SlTPS1遺伝子)は増加し、この時サイトカイニンも増加することが知られている。したがって、光やCO2濃度も木部組織の発達、すなわち茎径に影響を与えることから、上式(4)から求まる茎径については、光やCO2濃度による影響を考慮して補正する必要がある。
(Other findings)
The rate of photosynthetic sugar production is affected by light and CO 2 concentration. Photosynthetic sugar production is also affected by high temperature and nutrient solution nitrogen concentration. It is known that when a large amount of sugar is synthesized, the sugar energy-related enzyme gene (SlTPS1 gene) increases, and at this time, cytokinin also increases. Therefore, since light and CO 2 concentration also affect the development of xylem tissue, that is, the stem diameter, the stem diameter determined from the above equation (4) needs to be corrected by taking into account the effects of light and CO 2 concentration. There is.

(知見のまとめ)
以上の知見をまとめると、図13に示すような育苗回帰モデルとして表すことができる。この育苗回帰モデルは、トランスクリプトーム、ホルモノーム、メタボロームの関連性を表したモデルである。なお、「PBZ」から「ジベレリン応答・細胞伸長」に延びるT字状の矢印、及び「呼吸」から「ジベレリン応答・細胞伸長」に延びるT字状の矢印は、遺伝子(LeEXP2遺伝子、SlPer遺伝子)の発現量を抑制する作用を意味している。
(Summary of knowledge)
The above findings can be summarized as a seedling-raising regression model as shown in FIG. 13. This seedling-raising regression model is a model that expresses the relationship between the transcriptome, hormoneome, and metabolome. The T-shaped arrow extending from "PBZ" to "gibberellin response/cell elongation" and the T-shaped arrow extending from "respiration" to "gibberellin response/cell elongation" indicate genes (LeEXP2 gene, SlPer gene). This means the effect of suppressing the expression level of .

図13に示す育苗回帰モデルを機械学習の推論モデルとすることで、環境因子(育苗条件)として、PBZ、-DIF、気温、養液窒素濃度、光・CO2濃度を入力すれば、これらに基づいて、播種から所定日数における苗の草丈や茎径を予測することが可能となる。播種から所定日数とは、例えば自根苗であれば、播種後21日目や播種後17日目などとすることができる。また、推論モデルに、所定日数における所望の草姿(草丈、茎径)を入力すれば、当該草姿とするために設定すべき環境因子の値を出力することが可能となる。 By using the seedling-raising regression model shown in Figure 13 as a machine learning inference model, if you input PBZ, -DIF, temperature, nutrient solution nitrogen concentration, and light/CO 2 concentration as environmental factors (seedling-raising conditions), these Based on this, it is possible to predict the plant height and stem diameter of seedlings within a predetermined number of days after sowing. The predetermined number of days after sowing can be, for example, the 21st day after sowing, the 17th day after sowing, etc. in the case of self-rooted seedlings. Furthermore, by inputting a desired grass appearance (plant height, stem diameter) over a predetermined number of days into the inference model, it is possible to output the values of environmental factors that should be set to achieve the desired grass appearance.

(情報処理装置)
図15には、本実施形態に係る情報処理システム100の構成が示されている。
(Information processing device)
FIG. 15 shows the configuration of an information processing system 100 according to this embodiment.

図15に示すように、情報処理システム100は、予測装置としてのサーバ10と、ユーザ端末70と、を備える。サーバ10とユーザ端末70との間は、インターネットなどのネットワーク80に接続されている。ユーザ端末70は、トマトを栽培するユーザが利用する端末であり、PC(Personal Computer)やタブレット型端末、スマートフォンなどである。 As shown in FIG. 15, the information processing system 100 includes a server 10 as a prediction device and a user terminal 70. The server 10 and the user terminal 70 are connected to a network 80 such as the Internet. The user terminal 70 is a terminal used by a user who grows tomatoes, and is a PC (Personal Computer), a tablet terminal, a smartphone, or the like.

サーバ10は、上述した推論モデルを機械学習により生成し、生成した推論モデルを用いてシミュレーションを行う情報処理装置である。図16(a)には、サーバ10のハードウェア構成が示されている。図16(a)に示すように、サーバ10は、CPU90、ROM92、RAM94、記憶部(ここではHDD)96、ネットワークインタフェース97、及び可搬型記憶媒体用ドライブ99等を備えている。これらサーバ10の構成各部は、バス98に接続されている。サーバ10では、ROM92あるいはHDD96に格納されているプログラム(予測プログラムを含む)、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ99が可搬型記憶媒体91から読み取ったプログラム(予測プログラムを含む)をCPU90が実行することにより、図16(b)に示す各部の機能が実現される。なお、図16(b)の各部の機能は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。 The server 10 is an information processing device that generates the above-described inference model by machine learning and performs simulation using the generated inference model. FIG. 16(a) shows the hardware configuration of the server 10. As shown in FIG. 16A, the server 10 includes a CPU 90, a ROM 92, a RAM 94, a storage section (HDD in this case) 96, a network interface 97, a portable storage medium drive 99, and the like. Each component of the server 10 is connected to a bus 98. In the server 10, the CPU 90 executes a program (including a prediction program) stored in the ROM 92 or HDD 96, or a program (including a prediction program) read from the portable storage medium 91 by the portable storage medium drive 99. Thus, the functions of each part shown in FIG. 16(b) are realized. Note that the functions of each part in FIG. 16(b) may be realized by, for example, an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

図16(b)には、サーバ10の機能ブロック図が示されている。また、図17には、サーバ10の処理の概要が示されている。図16(b)に示すように、サーバ10においては、CPU90がプログラムを実行することにより、過去データ受付部20、推論モデル生成部22、入力受付部24、予測部26として機能する。 FIG. 16(b) shows a functional block diagram of the server 10. Further, FIG. 17 shows an overview of the processing of the server 10. As shown in FIG. 16(b), in the server 10, the CPU 90 functions as a past data reception section 20, an inference model generation section 22, an input reception section 24, and a prediction section 26 by executing a program.

過去データ受付部20は、システム管理者等が入力する多数の過去データ(過去に栽培した苗の品種、環境因子、鍵遺伝子発現量、所定日数における草丈及び茎径)を受け付け、推論モデル生成部22に受け渡す。 The past data reception unit 20 receives a large amount of past data (varieties of seedlings cultivated in the past, environmental factors, key gene expression levels, plant height and stem diameter in a predetermined number of days) input by a system administrator, etc., and receives the input data from the inference model generation unit. Hand it over to 22nd.

推論モデル生成部22は、多数の過去データを教師データとして用いて推論モデルを生成する(図17のステップS10)。この推論モデルは、図13に基づくモデルであり、品種と環境因子を入力することで、所定日数における草丈及び茎径を予測し、出力することができるとともに、品種と所定日数における草丈及び茎径を入力することで、適切な環境因子を予測し、出力することができるモデルである。 The inference model generation unit 22 generates an inference model using a large amount of past data as teacher data (step S10 in FIG. 17). This inference model is a model based on Figure 13, and by inputting the variety and environmental factors, it is possible to predict and output the plant height and stem diameter in a predetermined number of days. This is a model that can predict and output appropriate environmental factors by inputting.

また、推論モデル生成部22は、新品種の過去データを少なくとも1つ受け付けた場合(図17のステップS11)に、推論モデルに新品種の過去データを投入することで、推論モデルを新品種に合わせて調整する(ステップS12)。この調整においては、上述した式(4)や式(8)の係数を決定する処理を行う。 Further, when at least one past data of the new variety is received (step S11 in FIG. 17), the inference model generation unit 22 inputs the past data of the new variety into the inference model, thereby converting the inference model into a new variety. Adjustments are made accordingly (step S12). In this adjustment, processing is performed to determine the coefficients of equation (4) and equation (8) described above.

入力受付部24は、ユーザが入力した情報(品種及び環境因子、又は品種及び所定日数における草丈・茎径)を受け付け、予測部26に受け渡す(図17のステップS14)。 The input receiving unit 24 receives information input by the user (the variety and environmental factors, or the variety and plant height/stem diameter in a predetermined number of days), and passes it to the prediction unit 26 (step S14 in FIG. 17).

予測部26は、ユーザが入力した品種に対応する推論モデルを用いて、ユーザが入力した環境因子から、所定日数における草丈及び茎径を予測し、出力する(図17のステップS16、S18)。また、予測部26は、ユーザが入力した品種に対応する推論モデルを用いて、ユーザが入力した所定日数における草丈及び茎径から、設定すべき環境因子を予測し、出力する(S16、S18)。 The prediction unit 26 uses the inference model corresponding to the variety input by the user to predict and output the plant height and stem diameter in a predetermined number of days from the environmental factors input by the user (steps S16 and S18 in FIG. 17). Furthermore, the prediction unit 26 uses the inference model corresponding to the variety input by the user to predict and output environmental factors to be set based on the plant height and stem diameter for a predetermined number of days input by the user (S16, S18). .

このように、本実施形態では、図13に基づく推論モデルを機械学習により作成し、作成した推論モデルを用いて、ユーザが所望とする環境因子で育苗したときの草姿を予測したり、ユーザが所望とする草姿にするための環境因子を予測する。これにより、トランスクリプトーム、ホルモノーム、メタボロームの関連性を用いて、予想される草姿や設定すべき環境因子を精度よく予測することが可能である。 As described above, in this embodiment, an inference model based on FIG. Predict the environmental factors that will lead to the desired grass appearance. This makes it possible to accurately predict expected plant appearance and environmental factors to be set using the relationships among the transcriptome, hormonome, and metabolome.

図18には、ユーザ端末70において、ユーザが用いるアプリケーションの画面の一例が示されている。図18に示す画面には、欄A~欄Eが設けられている。例えば、ユーザが欄Aにおいて品種及び播種日を入力し、欄Dにおいて播種日から所定日数(例えば21日目)の所望とする草丈、茎径を入力する。なお、欄Cは固定項目(値が固定)であるものとする。この状態で、ユーザが欄Eの送信ボタンを押すと、ユーザ端末70からサーバ10に対して入力された情報が送信される。そして、サーバ10では、入力された情報を推論モデルに投入することで、播種後の各日における適切なEC(窒素濃度)、明期温、暗期温、PBZ処理量を予測し、ユーザ端末70に送信する。これにより、図18の画面の空欄に適切な環境因子の情報が表示されるようになる。 FIG. 18 shows an example of a screen of an application used by the user on the user terminal 70. The screen shown in FIG. 18 is provided with columns A to E. For example, the user inputs the variety and sowing date in column A, and inputs the desired plant height and stem diameter for a predetermined number of days (for example, the 21st day) from the sowing date in column D. Note that column C is a fixed item (value is fixed). In this state, when the user presses the send button in column E, the input information is sent from the user terminal 70 to the server 10. Then, the server 10 inputs the input information into an inference model to predict the appropriate EC (nitrogen concentration), light period temperature, dark period temperature, and PBZ processing amount for each day after sowing, and the user terminal Send to 70. As a result, appropriate environmental factor information is displayed in the blank space on the screen in FIG. 18.

また、ユーザは、図18の欄Aの品種、播種日、PBZ、欄BのEC、明期温、暗期温を入力して、送信ボタンを押すこともできる。この場合、ユーザ端末70からサーバ10に対して入力された情報が送信される。サーバ10では、入力された情報を推論モデルに投入することで、播種後の所定日数(例えば21日目)における草丈及び茎径を予測し、ユーザ端末70に送信する。これにより、図18の画面には、予測された草丈及び茎径の情報が表示されるようになる。 The user can also input the variety, sowing date, PBZ in column A of FIG. 18, EC, light period temperature, and dark period temperature in column B, and press the send button. In this case, input information is transmitted from the user terminal 70 to the server 10. The server 10 inputs the input information into an inference model to predict the plant height and stem diameter for a predetermined number of days (for example, the 21st day) after sowing, and sends the predicted plant height and stem diameter to the user terminal 70 . As a result, information on the predicted plant height and stem diameter is displayed on the screen in FIG. 18.

なお、図18は、一例であるため、その他の入力欄があってもよい。例えば、接ぎ木の情報(穂木、台木の情報)を入力するための欄があってもよいし、その他の栽培条件を入力する欄があってもよい。 Note that FIG. 18 is an example, and other input fields may be provided. For example, there may be a field for inputting grafting information (scion, rootstock information), or there may be a field for inputting other cultivation conditions.

以上、詳細に説明したように、本実施形態のサーバ10によると、推論モデル生成部22は、環境因子の値と、作物内におけるジベレリン関連遺伝子及びサイトカイニン関連遺伝子の発現量との間の関係、及び作物内におけるジベレリン関連遺伝子及びサイトカイニン関連遺伝子の発現量と作物の苗の草姿(草丈及び茎径)を示す値との関係、に基づいて、環境因子の値と前記草姿を示す値との関係を表す推論モデルを生成する。また、入力受付部24は、ユーザ端末70において入力されたユーザが所望とする環境因子の値又は所望とする草姿を示す値の入力を受け付ける。そして、予測部26は、推論モデルを用いて、所望とする環境因子の値に対応する草姿を示す値、又は所望とする草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、ユーザ端末70に対して出力する。これにより、本実施形態では、トランスクリプトーム、ホルモノーム、メタボロームの関連性を用いて、予想される草姿や設定すべき環境因子を、短時間で、精度よく予測することができる。 As described in detail above, according to the server 10 of the present embodiment, the inference model generation unit 22 generates a relationship between the value of an environmental factor and the expression level of a gibberellin-related gene and a cytokinin-related gene in a crop; and the relationship between the expression levels of gibberellin-related genes and cytokinin-related genes in the crop and the values indicating the plant appearance (plant height and stem diameter) of crop seedlings, and the values of the environmental factors and the values indicating the plant appearance. Generate an inference model that represents the relationship between. In addition, the input receiving unit 24 receives an input of a value of an environmental factor desired by the user or a value indicating a desired grass appearance inputted at the user terminal 70. Then, the prediction unit 26 uses the inference model to predict a value indicating the grass appearance corresponding to the desired value of the environmental factor or a value of the environmental factor corresponding to the value indicating the desired grass appearance, and predicts the value of the environmental factor corresponding to the value indicating the desired grass appearance. Output to the terminal 70. As a result, in this embodiment, it is possible to accurately predict expected plant appearance and environmental factors to be set using the relationships among the transcriptome, hormonome, and metabolome in a short time.

また、本実施形態では、推論モデル生成部22は、新品種の作物の苗を育苗したときに得られたデータを推論モデルに投入して、推論モデルを新品種に合わせて調整し、予測部26は、調整後の推論モデルを用いて予測を行う。これにより、推論モデルに新品種の試験データを入力することで、推論モデルを新品種に合わせこむことができるため、新品種の苗を栽培する際の適切な環境因子や、新品種の苗の草姿を精度よく予測することができる。 Further, in the present embodiment, the inference model generation unit 22 inputs data obtained when raising seedlings of a new variety of crops into the inference model, adjusts the inference model according to the new variety, and adjusts the inference model to the new variety. 26 makes a prediction using the adjusted inference model. By inputting test data of a new variety into the inference model, it is possible to adapt the inference model to the new variety, so it is possible to adjust the inference model to appropriate environmental factors when cultivating seedlings of the new variety. Grass appearance can be predicted with high accuracy.

なお、上記実施形態では、サーバ10は、ユーザが所望とする環境因子を入力した場合に、入力した環境因子に対応する苗の草丈と茎径を予測する場合について説明したが、これに限らず、苗の草丈と茎径のいずれか一方のみを予測することとしてもよい。また、サーバ10は、ユーザが所望とする苗の草丈と茎径を入力した場合に、入力した草丈と茎径に対応する環境因子を予測する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ユーザは、苗の草丈と茎径のいずれか一方のみを入力することとし、サーバ10は、これに対応する環境因子のみを予測することとしてもよい。 In the above embodiment, when the user inputs a desired environmental factor, the server 10 predicts the plant height and stem diameter of a seedling corresponding to the input environmental factor, but the present invention is not limited to this. , it is also possible to predict only one of the plant height and stem diameter of the seedling. In addition, although the server 10 has described a case in which, when the user inputs the plant height and stem diameter of a desired seedling, the environmental factors corresponding to the inputted plant height and stem diameter are predicted, but the invention is not limited to this. . For example, the user may input only one of the plant height and stem diameter of the seedling, and the server 10 may predict only the corresponding environmental factors.

なお、上記実施形態において説明したサーバ10の少なくとも一部の機能をユーザ端末70が有していてもよい。例えば、ユーザ端末70が、図16(b)の予測部26を有していてもよい。この場合、ユーザ端末70が有する予測部26が、サーバ10によって生成された推論モデルを用いることとしてもよいし、ユーザ端末70内で推論モデルを生成して用いることとしてもよい。 Note that the user terminal 70 may have at least some of the functions of the server 10 described in the above embodiment. For example, the user terminal 70 may include the prediction unit 26 shown in FIG. 16(b). In this case, the prediction unit 26 included in the user terminal 70 may use the inference model generated by the server 10, or may generate and use the inference model within the user terminal 70.

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体(ただし、搬送波は除く)に記録しておくことができる。 Note that the above processing functions can be realized by a computer. In that case, a program is provided that describes the processing contents of the functions that the processing device should have. By executing the program on the computer, the above processing functions are realized on the computer. A program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable storage medium (excluding carrier waves).

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたDVD(Digital Versatile Disc)、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)などの可搬型記憶媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。 When a program is distributed, it is sold in the form of a portable storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) on which the program is recorded. It is also possible to store the program in the storage device of the server computer and transfer the program from the server computer to another computer via a network.

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記憶媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記憶媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。 A computer that executes a program stores, for example, a program recorded on a portable storage medium or a program transferred from a server computer in its own storage device. Then, the computer reads the program from its own storage device and executes processing according to the program. Note that a computer can also directly read a program from a portable storage medium and execute processing according to the program. Furthermore, each time a program is transferred from the server computer, the computer can sequentially execute processing according to the received program.

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiments described above are examples of preferred implementations of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

22 推論モデル生成部(生成部)
24 入力受付部
26 予測部
10 サーバ(予測装置)
22 Inference model generation unit (generation unit)
24 Input reception unit 26 Prediction unit 10 Server (prediction device)

Claims (7)

環境因子の値と、作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量との間の関係、及び前記作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量と前記作物の苗の草姿を示す値との関係、に基づいて、前記環境因子の値と前記草姿を示す値との関係を表すモデルを生成し、
所望とする環境因子の値又は所望とする草姿を示す値の入力を受け付け、
前記モデルを用いて、所望とする前記環境因子の値に対応する草姿を示す値、又は所望とする前記草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、出力する、
処理をコンピュータに実行させるための予測プログラム。
The relationship between the value of an environmental factor and the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in a crop, and the relationship between the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in the crop and the seedling of the crop. generating a model representing the relationship between the value of the environmental factor and the value indicating the grass appearance, based on the relationship with the value indicating the grass appearance;
Accepting input of a desired value of an environmental factor or a value indicating a desired grass appearance,
Using the model, predicting and outputting a value indicating a grass appearance corresponding to a desired value of the environmental factor, or a value of an environmental factor corresponding to a desired value indicating the grass appearance;
A prediction program that allows a computer to perform processing.
前記モデルは、前記ジベレリン関連遺伝子の発現量と、前記作物の苗の草丈を示す値との関係に基づいて生成される、ことを特徴とする請求項1に記載の予測プログラム。 The prediction program according to claim 1, wherein the model is generated based on a relationship between the expression level of the gibberellin-related gene and a value indicating the plant height of a seedling of the crop. 前記モデルは、前記サイトカイニン関連遺伝子の発現量と、前記作物の苗の茎径を示す値との関係に基づいて生成される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の予測プログラム。 3. The prediction program according to claim 1, wherein the model is generated based on a relationship between the expression level of the cytokinin-related gene and a value indicating a stem diameter of a seedling of the crop. 前記生成する処理では、特定品種の作物の苗を育苗したときに得られたデータを前記モデルに投入して、前記モデルを前記特定品種に合わせて調整し、
前記出力する処理では、調整後の前記モデルを用いて、所望とする前記環境因子の値に対応する前記特定品種の作物の苗の草姿を示す値、又は前記特定品種の作物の苗の所望とする草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、出力する、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の予測プログラム。
In the generation process, data obtained when raising seedlings of a specific variety of crops is input into the model, and the model is adjusted to match the specific variety;
In the outputting process, the adjusted model is used to generate a value indicating the grass appearance of the seedling of the specific variety of crop corresponding to the desired value of the environmental factor, or a desired value of the seedling of the specific variety of crop. 4. The prediction program according to claim 1, wherein the prediction program predicts and outputs a value of an environmental factor corresponding to a value indicating a grass appearance.
前記作物はトマトである、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の予測プログラム。 The prediction program according to any one of claims 1 to 4, wherein the crop is a tomato. 環境因子の値と、作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量との間の関係、及び前記作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量と前記作物の苗の草姿を示す値との関係、に基づいて、前記環境因子の値と前記草姿を示す値との関係を表すモデルを生成し、
所望とする環境因子の値又は所望とする草姿を示す値の入力を受け付け、
前記モデルを用いて、所望とする前記環境因子の値に対応する草姿を示す値、又は所望とする前記草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、出力する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする予測方法。
The relationship between the value of an environmental factor and the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in a crop, and the relationship between the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in the crop and the seedling of the crop. generating a model representing the relationship between the value of the environmental factor and the value indicating the grass appearance, based on the relationship with the value indicating the grass appearance;
Accepting input of a desired value of an environmental factor or a value indicating a desired grass appearance,
Using the model, predicting and outputting a value indicating a grass appearance corresponding to a desired value of the environmental factor, or a value of an environmental factor corresponding to a desired value indicating the grass appearance;
A prediction method characterized in that processing is performed by a computer.
環境因子の値と、作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量との間の関係、及び前記作物内におけるジベレリン関連遺伝子及び/又はサイトカイニン関連遺伝子の発現量と前記作物の苗の草姿を示す値との関係、に基づいて、前記環境因子の値と前記草姿を示す値との関係を表すモデルを生成する生成部と、
所望とする環境因子の値又は所望とする草姿を示す値の入力を受け付ける入力受付部と、
前記モデルを用いて、所望とする前記環境因子の値に対応する草姿を示す値、又は所望とする前記草姿を示す値に対応する環境因子の値を予測し、出力する予測部と、
を備える予測装置。
The relationship between the value of an environmental factor and the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in a crop, and the relationship between the expression level of a gibberellin-related gene and/or a cytokinin-related gene in the crop and the seedling of the crop. a generation unit that generates a model representing the relationship between the value of the environmental factor and the value indicating the grass appearance, based on the relationship with the value indicating the grass appearance;
an input reception unit that receives input of a desired value of an environmental factor or a value indicating a desired grass appearance;
a prediction unit that uses the model to predict and output a value indicating a grass appearance corresponding to a desired value of the environmental factor, or a value of the environmental factor corresponding to a desired value indicating the grass appearance;
A prediction device comprising:
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