CO2環境と栄養状態の相互作用がもたらす植物水分経済の新機軸
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21H02328
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
矢野 勝也 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (00283424)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
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| Keywords | 高CO2 / 老化 / 窒素形態 / ジャガイモ / 根粒非着生ダイズ / イネ / 夜間蒸散量 / 水利用効率 / CO2 / バイオマス / 栄養状態 / 窒素 / リン / カリウム / 植物栄養 / 蒸散 |
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| Outline of Research at the Start |
植物のバイオマス生産量と蒸散量の間には緊密な関係が存在し、バイオマス生産量＝積算蒸散量×水利用効率、と表現できる。ここで水利用効率とは、蒸散量当たりのバイオマス生産量を示す。水利用効率が高いと少量の水消費でバイオマス生産が可能となり、乾燥耐性の指標となっている。ただし、水利用効率とバイオマス生産の間にはトレードオフの関係があると従来は考えられていた。しかし、高CO2環境下ではこのトレードオフが打破される可能性があり、本研究では窒素・リン栄養状態が水利用効率の向上、さらにはバイオマス生産増を可能にするかどうかを検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジャガイモ２品種（男爵・出島）用いて品種間差異について検証した。その結果、男爵よりも出島の方が高CO2環境下で比較的早く老化し、しかもその老化速度は尿素よりも硝酸態窒素を供与した場合に顕著であった。この出島においては、尿素供与に伴う老化抑制が移植後93日目のバイオマス生産の向上に貢献し、老化進行の早かった硝酸供与個体よりも有意に大きかった。ただし、男爵においては供与窒窒素形態が老化に与える影響は小さかったため、バイオマス生産も有意に変化しなかった。さらに、ダイズの根粒着生系統と非着生系統を用いて、それぞれに尿素・硝酸を供与し、高CO2環境下での老化速度を解析した。その結果、大気N2を窒素源として利用可能な根粒着生系統では供与する窒素形態に依存することなく老化が遅いのに対して、根粒非着生系統では下位葉の老化が促進されること、しかもアンモニア態窒素よりも硝酸態窒素を供与した場合により顕著となり、ジャガイモと同様の傾向を認めた。
CO2濃度上昇は光合成能を低下させることなく蒸散量を強く抑制する結果、水利用効率が著しく向上して植物の水需要を大きく低下させる。これは日中の光があるときの場合であるが、光のない夜間でも植物は蒸散で水を消費している。この夜間の蒸散では光合成が行われないため、無駄な水消費とみなされてきたが、高CO2環境が夜間の水消費に与える影響については不明であった。イネ５品種を用いて、湛水から乾燥までの土壌水分条件下で夜間蒸散の役割を異なるCO2濃度環境下で調査した。乾燥条件下では夜間蒸散量が多いほどバイオマス生産も高くなること、しかし湿潤土壌ではむしろ夜間蒸散量の抑制がバイオマス生産に有利となることが示唆された。高CO2環境は昼間の蒸散を強く抑制したが、夜間蒸散に対する影響は相対的に小さく、結果として夜間／昼間の蒸散比を大きく増加させることが判明した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
