2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of functional evolution and environmental adaptation for solar radiation utilization of terrestrial plants
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18H02511
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久米 篤 九州大学, 農学研究院, 教授 (20325492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奈佐原 顕郎 (西田顕郎) 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40312813)
富田 祐子 (半場祐子) 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (90314666)
秋津 朋子 筑波大学, 生命環境系, 研究員 (90590597)
後藤 栄治 九州大学, 農学研究院, 助教 (90614256)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 分光吸収特性 / 光合成 / 直達・散乱日射 / 色素 / 放射測定 / 系統進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、1）直達・散乱日射スペクトルの野外観測と、2）各植物群の吸収スペクトル測定と葉構造・葉緑体特性の進化段階別比較、そして3）各植物群の代表種による光の方向性別生育比較が3つの大きな研究の柱となっている。
1）の日射観測については、つくば市の高層気象台と福岡市の九州大学伊都キャンパスで行う事を予定していた。しかし、納入業者の過失により、測定機器の納品が半年以上遅れたため、伊都キャンパスでの測定は実施できなかった。シャドーバンドシステムの分光日射観測手法の検証については高層気象台で約1ヶ月間の比較観測が実施できた。得られたデータについては2019年度に解析を行う。
2）については、シダ植物で、系統的に離れた種間の葉内構造と葉緑体の大きさ・形状を比較した結果、進化段階別に葉断面構造や葉緑体の変化が生じていることが明らかになった。また、裸子植物では南方系の針葉樹とイチョウなどの広葉タイプで測定・評価を行った結果、被子植物では分光スペクトル的に顕著な収斂進化が生じているのに対して、裸子植物では、多様化が生じており、葉の内部構造と関連していることが示唆された。針葉樹葉の色素定量については、測定方法が確立しなかった。
3）の生育比較については、栽培実験用のホロライトの特性確認を行った。方向性の照射についてはほぼ予想通りの放射特性が得られたが、対照となる散乱放射を十分に発生させることが困難であり、栽培実験については再検討が必要であることが明らかになった。一方、ヒメツリガネゴケを利用した高CO2条件下での栽培装置を導入し、近接分光反射特性を評価した。
研究打合会を九州大学伊都キャンパスで12月に実施し、研究進行状況と今後の展開について、参加研究者全員で議論した。その結果、2019年度はシダ類と南方系の針葉樹、超陰性植物について集中的に研究を進めていくことになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
納入業者の過失により、可視・近赤外分光放射計及び分光放射計用のシャドーバンドの納品が半年以上遅れたため、伊都キャンパスにおける直達・散乱日射スペクトルの野外観測が実施できなかった。また、針葉樹葉のカロテノイド分析については、採用したHPLC分析システムでは十分な測定感度が得られなかったため、別の測定方法を検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）進化段階別の葉の分光吸収測定を行い、針葉樹については、南方系・北方系の系統を考慮した光合成部位の分光特性（秋津・奈佐原）、葉緑体運動特性を評価する。また、常緑広葉樹、特にマングローブ樹種について分光特性を評価する。シダ類については、京都工芸繊維大学で系統を意識して試料植物の栽培を行い、光合成特性評価、分光特性評価、葉緑体運動特性評価を行う。
２）葉断面構造の独特な超耐陰性植物の光合成特性を評価する。亜年帯林床植物について試料植物を採取し、光合成・分光吸収特性の評価を行う。
３）伊都キャンパス・立山、全天から林床・雪中まで、様々な環境における分光日射測定を実施する（UV-A含む）。
４）植物葉中のクロロフィル・キサントフィル・カロテノイドを定量する。
５）近接リモートセンシングを利用した、植物表面吸収特性の評価法を開発する。特に、ヒメツリガネゴケコロニーの生育状態評価技術を確立する。
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