水生植物の地下部への酸素輸送におけるマスフローおよび拡散の重要性の比較

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20570015
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 土谷 岳令 千葉大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20227432)
• Keywords: 水生植物 / 酸素輸送 / マスフロー / 拡散 / 生理生態 / 嫌気耐性

Research Abstract

地下部への酸素輸送機構には拡散とマスフローがある。拡散は大気-地下部間の酸素濃度差による酸素輸送、マスフローは体内の空気圧差による空気全体の輸送である。拡散による酸素輸送はマスフローに比べ輸送力が小さいものの大気と地下部では常に酸素濃度差があるため一日中働く。一方、マスフローの加圧は主に大気-植物体内の湿度差に依存するので、外気湿度が高くなる夜間などではマスフローの働きは低下または停止する。すなわち深刻な酸素不足に陥りやすい深水域に生育する種にとって拡散は重要な酸素供給方法であると考えられる。このことから、深水域などの厳しい嫌気条件に生育する種は常時安定した酸素供給が得られる拡散に大きく依存し、一方穏やかな嫌気条件に生育する種はマスフローに大きく依存すると考えた。しかし、生存に必要な最小限の酸素需要は拡散による酸素輸送によって満たされており、マスフローによる酸素輸送は地下茎を伸ばして分布を広げるなどの付加的な目的に使われるという当初とは別な予想を裏付ける実験結果が得られた。
それを確かめるために本年度は、地下部の呼吸速度と根酸素漏出速度を同時に測定し、地下部酸素需要をこれらの和で評価し、拡散由来の酸素供給速度と比較した。ガマ、ヒメガマともに地下部酸素需要は拡散で賄われていることを示し、新しい予想の前半を確かめることができた。予想の後半は、地下茎の長さとマスフロー能力と関係がある測定結果から裏づけることができた。