作物の乾物生産と水利用効率を効率的に高めるための根の役割

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044197
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 平沢 正 東京農工大学, 農学部, 教授 (30015119)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小葉田 亨 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (60186723) ; 大川 泰一郎 東京農工大学, 農学部, 助手 (80213643) ; 石原 邦 宇都宮大学, 農学部, 教授 (70014925) ; 岩間 和人 北海道大学, 農学部, 助教授 (70144219) ; HSIAO Theod カリフォルニア大学, 土地・空気・水資源学科, 教授
• Keywords: 根系 / サイトカイニン / 出液 / 大気CO_2濃度 / 窒素吸収 / 飽差 / 水利用効率 / 老化

Research Abstract

トウモロコシ、ジャガイモをはじめ各種作物を種々の条件に生育させ、根系の発達、光合成、乾物生産、水利用効率およびこれらに及ぼす根の機能の影響について検討を行ない、以下の結果を得た。
1.土壌水分が低下すると葉の老化が進み、光合成速度が減少し、水利用効率が低下する。低土壌水分条件に生育すると出液速度が低下し、根から地上部に送られるサイトカイニン量や窒素量が減少する。そこで圃場に無灌漑条件で生育するトウモロコシの茎基部に、湿潤土壌に生育するトウモロコシの茎基部から採取した木部液、ゼアチンリボシド(ZR)、KNO_3を注入したところ、木部液、ZRを注入したトウモロコシは水のみを注入したトウモロコシに比較して葉の緑色程度の減少が小さく、葉の老化が抑制されることがわかった。
2.水利用効率の変化を大気のCO_2濃度と(葉-大気)飽差の変化から見積もることができるモデルを作り、ワタとダイズの個葉、個体さらには個体郡を用いてモデルによる予測値を実測値と比較した。その結果、予測値は実測値とかなりよくあうことがわかった。さらに呼吸や根系の形成に使われる炭素量は光合成によって固定される炭素量に比例することが推察された。^<13>Cを用いての同化産物の配分の研究方法について検討を行なった。
3.半乾燥地の著しく土壌水分条件が低下した圃場では、ジャガイモの根系は1.5mもの深さまで明らかに達していることが塹壕法による根系調査からわかった。
4.低土壌水分条件に生育しているトウモロコシにかん水すると出液速度は一時的に急激に増加する。これは木部液の浸透ポテンシャルがかん水後急激に低下することによっておこることがわかった。

Research Products

• [Publications] Hirasawa, T.: "Effects of pre-flowering soil moisture deficits on dry matter production and ecophysiological characteristics in soybean plants under well irrigated conditions during grain filling." Plant Production Science. 1(1). 8-17 (1998)
• [Publications] Hsiao, T. C.: "Pressure jump technique shows maize leaf growth to be enhanced by increases in turogr when water status is not too high." Plant, Cell and Environment. 38(in press). (1997)
• [Publications] Steduto, P.: "Maize canopies under two soil water regimes. I. Diurnal patterns of energy balance, carbon dioxide flux, and canopy conductance." Agricultural and Forest Meteorology. (in press). (1998)
• [Publications] Steduto, P.: "Maize canopies under two soil water regimes. II. Seasonal trends of evaportranspiration, carbon dioxide assimilation and canopy conductance, and as related to leaf area index." Agricultural and Forest Meteorology. (in press). (1998)
• [Publications] Steduto, P.: "Maize canopies under two soil water regimes. III. Variation in coupling with the atomosphere and the role of leaf area index." Agricultural and Forest Meteorology. (in press). (1998)
• [Publications] Steduto, P.: "Maize canopies under two soil water regimes. IV. Varlidily of Bowen atio-energy balance technique for measuring water vapor and carbon dioxide fluxes at 5-minutes intervals" Agricultural and Forest Meteorology. (in press). (1998)
• [Publications] 川嶋 浩樹: "バレイショにおける葉の拡散抵抗の日変化、生育に伴う推移ならびに葉の表裏面間および葉の葉位間差異" 日本作物学会紀事. 66(2). 235-241 (1997)
• [Publications] 岩間 和人: "バレイショ品質間の接木個体の塊茎の形に及ぼす穂木と台木および土壌水分条件の影響" 北海道大学農学部農場研究報告. 30. 21-30 (1997)
• [Publications] 徐 銀発: "多収性品種タカナリの光合成特性の解析" 日本作物学会紀事. 66(4). 616-623 (1997)
• [Publications] Imaizumi, N.: "Characteristics of photosynthetic carbon metabolism of spikelets inrice." Photosynthesis Research. 52. 75-82 (1997)
• [Publications] Imaizumi, N.: "Characterization of the gene for pyruvate, orthophosphate dikinase from rice, a C3 plant, and a comparison of structure and expression between C3 and C4 genes for this protein." Plant Molecular Biology. 34. 701-716 (1997)
• [Publications] 石原 邦: "水環境に対する植物の反応について" 土壌物理研究会. 76. 23-29 (1997)
• [Publications] 大川 泰一郎: "水稲における稈基部の挫折強度形質の遺伝的特徴 -コシヒカリと中国117号との交配F1〜F3を用いて-" 日本作物学会紀事. 66(4). 603-609 (1997)
• [Publications] Kobata, T.: "A vertical hole in compacted soil improved plant growth and water use of an upland rice during the vegetative stage" Japan Crop Science. 66. 505-506 (1997)