2022 Fiscal Year Annual Research Report
Outer-canopy autumn leaves protect inner-canopy leaves from strong light, contributing to carbon gain and nitrogen remobilization
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20H03036
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
北尾 光俊 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60353661)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飛田 博順 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10353781)
田中 亮一 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (20311516)
矢崎 健一 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (30353890)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光阻害 / 窒素回収 / 糖集積 / アントシアニン / デンプン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、樹冠レベルの反応に着目し、樹冠表層部の紅葉現象は樹冠内部の葉を光阻害から守り、効率的な窒素回収に寄与するという仮説の検証を目的とした。庇陰条件で生育したハウチワカエデのポット苗の葉を樹冠内部の葉に相当するものと考え、全天条件へ移すことで樹冠表層葉の早期落葉を想定して、光阻害が紅葉期の窒素回収へ与える影響を調べた。庇陰条件（相対照度約13％）の下で落葉まで生育した個体（L0）に対して、秋季の10月5日（LH1）、10月12日（LH2）、10月18日（LH3）に全天条件へ移動した個体について、光阻害と窒素濃度の季節変化を調べて比較を行った。クロロフィル蛍光反応によって得られる光化学系IIの最大効率（Fv/Fm）の低下を光阻害の指標とした。夏季の葉内窒素濃度がおよそ30 mg g-1であったのに対して、落葉時の窒素濃度はL0：11.1、LH1：12.0、LH2：14.6、LH3：10.1 mg g-1となり、10月12日に全天環境に移したLH2で落葉時の窒素濃度が顕著に高く、窒素回収が阻害されていることが示唆された。一方で、窒素回収途中の10月19日（回収可能な窒素のおよそ半量を回収済み）の時点でFv/FmはL0：0.72、LH1：0.45、LH2：0.25、LH3：0.56となり、窒素回収が阻害されたLH2で顕著な光阻害が生じていることが示唆された。光阻害の程度が大きいほど可溶性糖濃度が低くなり、タンパク質のカルボニル化を指標とする酸化ストレスを強く受けていたことから、光阻害に起因する窒素回収に必要なエネルギーの減少と細胞膜などの酸化による窒素移送の機能不全が窒素回収効率の低下の原因であると考えられた。紅葉現象は樹冠表層部の葉を光阻害から守り、早期落葉を防ぐだけでなく、樹冠内部の葉を庇陰することで樹冠全体としての効率的な窒素回収に貢献していることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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