気孔開閉特性が個葉から生態系スケールの森林のガス交換過程に与える影響評価

• Project/Area Number: 13J02278
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鎌倉 真依 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 気孔 / 不均一開閉 / 光合成日中低下 / クロロフィル蛍光 / 異圧葉 / ガス交換 / 気孔開閉 / 水ストレス / 等圧葉 / 森林生態

Outline of Annual Research Achievements

半島マレーシアの常緑熱帯広葉樹林では、強光に伴う葉温および飽差の上昇により、多くの林冠木において個葉光合成速度が日中低下することが知られている（Takanashi et al. 2006）。またその際、一枚の葉の中に分布する気孔が‘不均一（非同調的）’に閉鎖することにより、葉からの過剰な蒸散を防いでいる一方で、均一（同調的）な気孔閉鎖時よりも単位葉面積当たりの光合成速度が低下することが分かってきた（Kamakura et al. 2011, 2015）。しかし、比較的湿潤な条件では日中の光合成低下量が小さいことから、林冠木では常に不均一な気孔閉鎖が起こっているのではなく、周囲の環境条件に応じて気孔開閉特性を柔軟に変化させているのではないかと予測した。そこで、2003年から2015年までに自然条件下で実測した、パソ森林保護区の主要な林冠木であるNeobalanocarpus heimiiまたはDipterocarpus sublamellatusの個葉ガス交換データを用いて、均一または不均一な気孔閉鎖時の光合成予測値と比較することにより、不均一な気孔閉鎖が起こる頻度およびその時の環境要因について調べた。また2011年から2015年にかけては、個葉ガス交換測定と同時に二次元クロロフィル蛍光画像測定を併せて行い、葉内の光合成電子伝達速度の分布から、不均一な気孔閉鎖がどのような時空間スケールで生じているのかも明らかにした。個葉ガス交換および光合成電子伝達速度の分布結果から、飽差の高い条件では、不均一な気孔閉鎖を伴った急激な光合成日中低下が起こっていたが、飽差の低い条件では、均一な気孔閉鎖とともに緩やかな日中低下が起こっていた。従って、不均一な気孔開閉特性は、増大した水ストレスに対する林冠木の一時的な応答であると考えられる。
同様の観測は、明瞭な雨季・乾季のあるタイ北部の落葉性チーク林や長期乾燥実験をおこなっているスイスのスコットパイン林においても行い、類似の結果が得られた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Occurrence of stomatal patchiness and its spatial scale in leaves from various sizes of trees distributed in a South-East Asian tropical rainforest in Peninsular Malaysia. (2015)
  • Author(s): Kamakura M., Kosugi Y., Takanashi S., Uemura A., Utsugi H. and Abd Rahman K.
  • Journal Title: Tree Physiology Volume: 35 Issue: 1 Pages: 61-70
  • DOI: 10.1093/treephys/tpu109
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Linkages between diurnal patterns of root respiration and leaf photosynthesis in <i>Quercus crispula</i> and <i>Fagus crenata</i> seedlings (2014)
  • Author(s): Makita N., Kosugi Y. and Kamakura M.
  • Journal Title: Journal of Agricultural Meteorology Volume: 70 Issue: 3 Pages: 151-162
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00006
  • NAID: 130004687440
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ion gradients in xylem exudate and guttation fluid related to tissue ion levels along primary leaves of barley. (2013)
  • Author(s): Nagai M., Ohnishi M., Uehara T., Yamagami M., Miura E., Kamakura M., et al.
  • Journal Title: Plant, Cell and Environment Volume: 36 Issue: 10 Pages: 1826-1837
  • DOI: 10.1111/pce.12090
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 半島マレーシア熱帯雨林の林冠木で不均一な気孔閉鎖が起こる 頻度と要因の検討 (2016)
  • Author(s): 鎌倉真依、小杉緑子、高梨聡、奥村智憲、谷誠、上村章、Marryanna Lion
  • Organizer: 第63回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] タイ北部落葉性チークの葉の安定同位体比の降水変動への応答 (2016)
  • Author(s): 落合拓朗、松尾奈緒子、吉藤奈津子、鎌倉真依、山本心平、田中延亮、チャチャイ・タンタシリン、田中克典
  • Organizer: 第63回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] Observation of patchy stomatal behavior in broad-leaved trees and its effect on leaf- and canopy-scale gas exchange. (2015)
  • Author(s): Kamakura M.
  • Organizer: Forest Ecosystem Function Colloquium
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2015-04-10
• [Presentation] 半島マレーシア低地フタバガキ林の生態系フラックスは一斉開花の影響を受けるか？ (2015)
  • Author(s): 小杉緑子、高梨聡、新山薫、中路達郎、野口正二、奥村智憲、鎌倉真依、谷誠、Marryanna Lion、Siti Aisha
  • Organizer: 第126回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] タイ北部熱帯季節林の乾季初期におけるガス交換低下を引き起こす要因は何か？ (2015)
  • Author(s): 吉藤奈津子、五十嵐康記、鎌倉真依、松尾奈緒子、佐藤貴紀、田中延亮、田中克典、チャチャイ・タンタシリン、鈴木雅一
  • Organizer: 第126回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 半島マレーシア熱帯雨林において不均一な気孔開閉特性が個葉および樹冠スケールのCO2フラックスに与える影響. (2015)
  • Author(s): 鎌倉真依、小杉緑子、高梨聡、奥村智憲、谷誠、Abd Rahman Kassim
  • Organizer: 第62回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [Presentation] 散水実験による熱帯性落葉樹の個葉ガス交換特性の土壌水分への応答の解明. (2015)
  • Author(s): 落合拓朗、松尾奈緒子、吉藤奈津子、鎌倉真依、山本心平、田中延亮、チャチャイ・タンタシリン、田中克典
  • Organizer: 第62回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [Presentation] 樹高に伴うヒノキの水利用特性の評価. (2015)
  • Author(s): 小杉緑子、鎌倉真依、高橋けんし
  • Organizer: 第275回生存圏シンポジウム-生存圏ミッションシンポジウム-
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-02-16 – 2015-02-17
• [Presentation] 幹の水ポテンシャル測定に基づいた熱帯モンスーン地域におけるチークの水利用特性の季節変化 (2014)
  • Author(s): 馬場亮輔、鎌倉真依、他9名
  • Organizer: 第61回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島市)
  • Year and Date: 2014-03-16
• [Presentation] Imaging-PAMを用いた半島マレーシア熱帯雨林における不均一な気孔閉鎖の時空間変動 (2014)
  • Author(s): 鎌倉真依、小杉緑子, 高梨聡、上村章、宇都木玄、Abdul Rahman Kassim
  • Organizer: 第61回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島市)
  • Year and Date: 2014-03-15
• [Presentation] 散水実験によるタイ北部の落葉性チーク林のフェノロジーに土壌水分が及ぼす影響の解明 (2014)
  • Author(s): 松尾奈緒子、梅村匠、鎌倉真依、馬場亮輔、田中克典
  • Organizer: 第61回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島市)
  • Year and Date: 2014-03-15
• [Presentation] Effects of experimental warming on leaf gas exchange characteristics of cool-temperate deciduous tree, Quercus crispula (2013)
  • Author(s): Kamakura M., Okumura M., Kosugi Y. and Muraoka H.
  • Organizer: Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network -The 20th Anniversary of the Takayama site-
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(高山市)
  • Year and Date: 2013-10-25
• [Presentation] Estimating stomatal conductance using thermal image (2013)
  • Author(s): Muramatsu K, Mori C., Kamakura M. and Soyama N.
  • Organizer: Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network -The 20th Anniversary of the Takayama site-
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(高山市)
  • Year and Date: 2013-10-25