2014 Fiscal Year Research-status Report
極限生育環境を提供可能な植物栽培装置の設計と植物潜在能力解析
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26550097
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤松 史光 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10231812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 潤 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70550151)
小林 昭雄 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30115844)
木村 泰裕 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10432361)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物育成 / 育成速度 / 光合成速度 / 暗呼吸速度 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，高圧環境が植物に与える影響のうち，（１）植物の生長速度，（２）光合成速度および暗呼吸速度を中心に研究を行った．本研究では，圧力，温度，光量，ガス組成を任意に変更できる植物育成チャンバーを構築することで，極限環境下における植物育成実験を行う．各条件に対する植物の応答は，二酸化炭素の吸収量変化や植物体の重量変化の値を用いて評価する．
本年度の結果として，１気圧（常圧）から３気圧までの高圧下においてモデル植物であるシロイヌナズナを生育した際に，高圧環境下での育成日数が４日間の場合では，圧力が２気圧で植物の生長が促進されることが示された．一方で，高圧環境下における育成日数を２日から７日で変化させて植物の育成を行い，高圧環境下における育成日数が異なる場合には，生長速度の促進に対して最適な圧力条件が変化することが明らかとなった．
次に，二酸化炭素分圧を含む空気の組成（各化学種の分圧）を一定の割合に設定した上で全圧を上昇させた条件において，短期的にシロイヌナズナを高圧環境下に暴露した場合には，光合成速度が増加すること，暗呼吸速度には大きな変化がないことが示された．また，空気中の二酸化炭素分圧を一定として全圧を上昇させた条件においては，光合成速度は減少し，暗呼吸速度は増加することが示された．さらにこれらの傾向は，温度条件によって異なることが示された．
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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
現在までに，昇圧条件において長期間，短期間共に植物の育成に成功し，植物の高圧環境に対する応答を評価することができている．また，本研究において得られた結果の国際会議における発表では，内容の新規性とインパクトから多くの反響を得た．また，高圧環境下での育成日数によっては，植物の生育に最適な圧力条件が存在するという新しい知見を得ることに成功している．
また，雰囲気ガス中のガス成分（分圧）などを任意に変更できる育成システムを開発すると共に，育成条件を変更した条件で各圧力における光合成および暗呼吸に関するデータによる評価手法を確立した．しかしながら，現状では，温度制御に対する光による影響が大きく温度を定常に保つためには，工夫が必要である．
以上の理由から，本年度の研究は順調に進展していると考えられるが，装置，評価手法には更なる検討，改良が必要であることから，本年度の達成度の区分は（２）とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度の方向性としては，（１）光源の変更，（２）遺伝子発現解析を予定している．（１）の光源の変更は，育成環境の温度を調整することおよびモデル植物であるシロイヌナズナやウキクサが最も効率的に光合成を行うことが可能な波長，光量子密度を任意に操作することを目的としている．
また，本年度得られた高圧環境下における生長速度の増加や葉の形づくり（形態形成）に対する影響の主要因を明らかにするために，高圧環境下における葉の形態形成遺伝子 (AS1, AS2) の発現の時間的・空間的パターンの特徴を解析を予定している．また，乾燥・塩分・低温等に応答する環境ストレス応答遺伝子に対しても高圧環境が与える影響に対しても検討の幅を広げることを予定している．
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