2015 Fiscal Year Research-status Report
根を含む樹木の光合成・呼吸の正確な多個体実測によるシステミック生理学分野の開拓
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15K14746
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
森 茂太 山形大学, 農学部, 教授 (60353885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 厚 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (60343787)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 個体生理学 / 個体呼吸 / 光合成 / システミック制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マクロに見た森林生態系には不均一環境が常に存在し、ここに個体成長、枯死のダイナミクスが生じる。こうしたダイナミクスの基盤となる根を含む樹木全体の個体生理機能（光合成・呼吸）の大半は１枚の葉などのミクロな情報からの推定であり、ミクロとマクロの間の理解には高い壁がある。理由は、ミクロとマクロの中間にある（変異性や可塑性の高い）樹木個体の効率的で正確な実測によるシステミックな（全身的な）生理学データや研究がないためである。
そこで我々は、従来困難とされる樹木個体光合成測定法を開発して実測し、さらに根を含む個体全体の器官別呼吸も独自に開発した方法で多数実測し、個体機能量（光合成・呼吸）を評価、検討することで樹木システミック生理学分野を開拓することを目的として研究を開始した。
本年度は個体呼吸チャンバーの利活用について具体的に検証した。チャンバーに被陰を行わず明るい状態で内部のＣＯ２濃度をモニターした。小型樹木個体をチャンバーに短時間密閉し内部のＣＯ２変化速度から、光合成・呼吸速度を算出する単純な手法で、数々のメリットがある。続けて２度目の光合成測定時でも最初の光合成速度とほとんど変化のない個体光合成を測定できることを確認した。しかし、小型樹木であっても樹形は環境に応じて大きく変化する。このため各種環境の個体光合成測定のためには複数のチャンバー作成が必要であった。今後は、同種でほぼ同じサイズの個体を選択して光環境の異なる生育地間の個体光合成・呼吸の比較を行っていく予定である。
また、本年度は分担者、連携研究者とともに森林の種多様性維持機構に関する理論的な研究も平行して進めた。本成果はこうした多様性研究の基盤としても今後利活用する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
樹木個体光合成と呼吸の同時測定の装置を試作して測定した結果、測定が可能であることを確認できた。個体光合成測定の結果得られた値を葉面積当たりの光合成速度に変換すると、ＬＩ６４００などの従来のクランプオンチャンバー葉面積当たり光合成速度とほぼ同じ値であった。また、繰り返し測定しても値に変化が見られず、短時間の閉鎖による水蒸気やチャンバー内気温の上昇があっても個体光合成速度は安定して測定することが可能であった。本方法は１台の赤外線分析計による閉鎖方式測定であり、多点の個体光合成の生態学的な評価に向いている方法である。以上のように個体レベルの光合成測定の有効性が確かめられた。しかし、光合成はチャンバーに入れた樹木個体の樹形に合わせた適切なサイズのチャンバーを作成、準備する必要がある。この点で個体光合成の測定には多くの労力がかかることも明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、樹形に応じた複数のチャンバーを作成して各種環境下の個体光合成と呼吸を個体全体で測定する予定である。また、被陰個体と光の十分あたった個体などの比較を行う予定である。合わせて個体全体の呼吸も測定して検討を行う予定である。
本方法では、個体の二酸化炭素の収支のポテンシャルを評価することが可能であるが一日の積算光量に応じた値の評価に結び付け、さらに個体群動態にまで発展させるにはまだ一歩工夫が必要である。
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| Causes of Carryover |
不測の事態が生じたため、種々の業務が増加して当初予定していた研究計画を縮小せざる得なかった。また、要求予算額の４０％が削減されたこともあり、計画をやや変更した。しかし、当初の目的をおおむね達することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本計画では地下部の呼吸測定を予定しており、呼吸速度のベースとなる個体の根の表面積を計測する根解析装置（ＷinRizo)を前年度予算と合わせて購入することが可能となるため、予算を次年度に大きく繰り越した
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[Journal Article] Microhabitat locality allows multi-species coexistence in terrestrial plant communities2015
Author(s)
Jerrold M. Tubay, Keisuke Suzuki, Takashi Uehara, Satoshi Kakishima, Hiromu Ito, Atsushi Ishida, Katsuhiko Yoshida, Shigeta Mori, Jomar F. Rabajante, Satoru Morita,Masayuki Yokozawa & Jin Yoshimura
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 5
Pages: 15376
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The contribution of seed dispersers to tree species diversity in tropical rainforests.2015
Author(s)
Satoshi Kakishima, Satoru Morita, KatsuhikoYoshida, Atsushi Ishida, Saki Hayashi, TakahiroAsami, Hiromu Ito, Donald G. Miller III, TakashiUehara, Shigeta Mori, Eisuke Hasegawa, KenjiMatsuura, Eiiti Kasuya and Jin Yoshimura
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Journal Title
Royal Society open science
Volume: 2
Pages: 150330.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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