2020 Fiscal Year Annual Research Report
自然光の分光分布の時間変動が個葉の光合成に及ぼす影響を室内実験により解明する
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18H03966
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
富士原 和宏 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30211535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荊木 康臣 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50242160)
谷野 章 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (70292670)
松田 怜 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20547228)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | LED / 光合成 / 環境制御 / 分光分布 / 純光合成速度 / 自然光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然光の分光分布は日中にさまざまな時間スケールで変動するが、その変動が光合成に及ぼす影響は明らかでない。本研究では、申請者らが開発・改良してきたLED人工太陽光光源システムを用いて、自然光の分光分布の時間変動が個葉の光合成に及ぼす影響を、再現性の担保された室内実験により解明することを目的とする。また、自然環境の気温の変動を再現できる環境制御システムを開発し、分光分布の変動との複合的な影響をも明らかにする。
本年度は、1）相対分光分布が光合成有効光量子束密度（PPFD）変動条件下における個葉の純光合成速度（Pn）に及ぼす影響の解析、および2）栽培空間に配置したLEDを受光素子とした光環境推定の試み、を実施した。1）ではまず、照射光の相対分光分布を自然光，白色LED光，または赤・青色LED光のそれとして，屋外で計測された日中の自然光のPPFDの時間変動を再現してキュウリ個葉に照射した際のPnの時間変動パターンを解析した。特に低PPFDの時間帯で、Pnは赤・青色LED光下、自然光下、白色LED光の順に大となる傾向にあった。PPFD-Pn曲線にもとづいて解析したところ、低PPFDにおけるPnの差は、PPFD-Pn曲線の初期勾配の差と定性的に一致することが確かめられた。次に、照射光の相対分光分布がPPFD変化に対するPnの応答速度に及ぼす影響を調べた。これにあたり、まずLED人工太陽光光源システムのソフトウェアをアップデートし、必要な改良を施した。屋外のPPFD変動パターンを簡略化してPnの応答速度の時定数を調べたところ、相対分光分布間で有意な差は認められなかった。2）では、栽培空間に配置したLEDを利用して、その空間の光環境の特徴を抽出する方法を検討した。
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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
研究計画調書および本年度の交付申請書に記載した研究実施計画に、おおむねしたがって進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、1）種々の自然光PPFDパターンが個葉の純光合成速度に及ぼす影響の解析、2）栽培空間に配置したLEDを受光素子とした光環境推定の試み、および3）分光分布と気温の時間変動が個葉の純光合成速度に及ぼす複合影響の検討、を実施する予定である。
1）では、屋外で実測された複数の自然光PPFD変動パターンをLED人工太陽光光源システムを用いて再現する。日積算純光合成量の、定常状態におけるPPFD-Pn曲線からの推定値と実測値との差を、再現性を担保しつつ、PPFD変動パターンごとに明らかにする。また、明期中の概日リズムの影響を明らかにするための実験も行う。2）では、栽培中の自然光の時間変動の情報をより詳細に把握するための方法を検討する。3）では、分光分布と気温の時間変動が個葉の純光合成速度に及ぼす複合影響を検討する。
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