2019 Fiscal Year Research-status Report
Dynamic evaluation and improvement of environmental and physiological factors inducing midday depression of crop photosynthesis in greenhouses
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18K05905
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安武 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北野 雅治 九州大学, 農学研究院, 教授 (30153109)
森 牧人 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (60325496)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光合成速度 / リーフコンダクタンス / 葉肉コンダクタンス / 作物個体チャンバシステム / 水ポテンシャル / 糖濃度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
温室での作物生産において，日射量が豊富な晴天日であっても，正午前後の数時間にわたり光合成速度が低下する昼寝現象がしばしば発生する．昼寝現象は，光合成速度を通常レベルより低下させる生産上の大きなロスになり得る．すなわち，昼寝現象を引き起こす要因を把握し，それを改善することが生産最適化において極めて重要である．そこで本研究は，目標1：昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する，および目標2：葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する，を達成することで昼寝現象の改善技術を確立することを目的とする．
目標1の取り組みにおいては，トマトを対象に晴天日において，個葉のガス交換特性，量子収率，水ポテンシャルを計測し，Grassi et al. (2005)のCO2拡散律速モデルを用いて，光合成低下に寄与する各々の律速要因（生化学反応による律速，葉肉コンダクタンスによる律速，気孔コンダクタンスによる律速）の日変化を評価した．その結果，律速要因の割合は時間とともに変動し，とくに葉肉コンダクタンスと気孔コンダクタンスが昼寝現象を引き超す要因の約8割を占めることが明らかになった．
目標2の取り組みにおいては，濡れに伴う葉の水分状態（膨圧）変化を通して葉内糖濃度の過剰蓄積を回避することを目標に，まずは濡れが葉の水分状態を改善することを示した．次に，葉を定期的に採取して分析することで糖濃度の時間変化を明らかにし，さらにそれに基づいて転流（ローディング）動態を定量的に評価可能であることを示した．すなわち，濡れに伴って転流が促進され，それが葉内糖濃度の過剰蓄積を回避できる可能性を示唆した．
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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
「研究実績の概要」で述べたように，本研究課題では2つの目標を掲げている（目標1：：昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する，目標2：葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する）．
目標1については，当初計画で個葉レベルの光合成低下に寄与する各々の律速要因（生化学反応による律速，葉肉コンダクタンスによる律速，気孔コンダクタンスによる律速）の日変化を評価することを予定していた．今年度において，この計画を実行して期待する成果がほぼ得られた．
目標2については，濡れに伴う葉の水分状態（膨圧）変化を通して葉内糖濃度の過剰蓄積を回避することを目標に，先ずは，葉内糖濃度の分析と葉における糖収支に基づく転流動態の評価を試みた．今年度は，濡れに伴う葉の水分状態の改善効果をまずは明らかにし，さらに葉の糖濃度の経時変化に基づいて転流，とくにローディングの日変化が可能であることを示した．
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で述べたように，研究２年目の進捗は概ね順調に進めることが出来たので，次年度は予定通り以下の項目を実施して３年間の研究の総括を行う：
すなわち，目標1については，植物個体レベルでの光合成速度の昼寝現象を日変化スケールで観察し，その複合的かつ動的な要因を明らかにする．また，昼寝現象の要因の影響度についても個体レベルでの解析を試みる．
さらに，目標2として，目標1で得られた昼寝現象の環境生理学的要因に対して，葉面水噴霧による改善を試みる．とくに，葉の濡れによる水分状態，気孔開度，葉肉コンダクタンス，葉の糖濃度への影響の観点に基づいて，昼寝現象の各要因の回避・緩和効果を日変化スケールで定量的に評価する．それによって，作物の昼寝現象の要因種・強度・タイミングに応じた葉面水噴霧による改善技術の確立を目指す．
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| Causes of Carryover |
潅水装置の故障および病害虫の発生により材料植物に予想外のトラブルが生じた．限られた材料植物の利用によって，当初計画の目標は何とか達成することが出来たが，実験項目（計測項目）などが限られたため，予算の未使用がでた．
前年度の実施できなかった項目（反復など）は，2020年度の実験で行う予定である．すなわち前年度の未使用の予算も2020年度の実験で使用する予定である．
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