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リン酸欠乏が気孔閉鎖を誘発するメカニズムの解析および気孔-光合成関係の再検証

Research Project

Project/Area Number 04J05835
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Boundary agriculture
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

関谷 信人  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords気孔 / リン / CO_2 / 光合成 / 水 / 蒸散 / 乾燥 / 形態 / サーモグラフィー / 炭素安定同位体 / 乾燥ストレス / 水利用効率
Research Abstract

植物はCO_2と水を獲得し、光エネルギーを利用して炭水化物を生産する。葉の表面には気孔と呼ばれるミクロの孔が散在し、気孔が開くと濃度勾配に沿ってCO_2が葉内へ流入する。また、気孔が開くと体内の水分が大気中へ蒸発して陰圧が発生し、これが根に伝わって土壌水分が体内へ引き込まれる。したがって、気孔は生命活動の最も重要なプロセスに影響を与える因子であり、気孔について理解することは意義が大きい。
気孔運動が、様々な環境因子に影響を受けることは知られている。私達は、リン欠乏の植物が気孔を閉鎖する現象を見出し、そのメカニズムを説明する以下のようなモデルを導き出した。すなわち、気孔は葉内CO_2濃度を維持するように開閉するが、リン欠乏の植物はCO_2固定活性が低いために葉内CO_2濃度があまり変化せず、気孔もあまり開かないというものである。
しかし、リン欠乏の植物では根から気孔に到る水の通路で障害が発生し、気孔へ到達する水量が減少するので、水分欠乏を回避するために気孔が閉じやすくなるとの報告もある。そこで、根に水圧を掛けて強制的に植物体内へ水を流入させ、気孔へ到達する水量を増加させることで、水分欠乏による気孔閉鎖の可能性を消去した条件下でもリン欠乏で気孔が閉鎖するか現在検証中である。
また、リン欠乏の植物では、気孔密度(単位葉面積あたりの気孔の数)が小さくなる現象も発見した。大気から葉内へCO_2が流入する速度(葉内から大気へ水分が蒸発する速度)は、気孔開度(気孔の開き具合)と気孔密度によって決定する。リン欠乏の植物では葉内CO_2濃度があまり変化しないので、大気から葉内へのCO_2流入量を増加させる必要がない。そこでリン欠乏の植物は、無駄な水分損失を抑制するためにも、気孔開度だけではなく気孔密度も小さくする可能性があり現在この仮説を検証中である。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Hydrogen isotope composition of soil water above and below the hardpan in a rainfed lowland rice field2006

    • Author(s)
      Katsuya Yano, Nobuhito Sekiya, Benjamin K.Samson, M.A.Mazid, Akira Yamauchi, Yasuhiro Kono, Len J.Wade.
    • Journal Title

      Field Crops Research 96

      Pages: 477-480

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Water-extraction by split-roots of sesbania and pigeon pea exposed to spatially heterogeneous distribution of soil water2006

    • Author(s)
      Nobuhito Sekiya, Katsuya Yano
    • Journal Title

      Plant Production Science (印刷中)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Water movement between soil layers through a plant root system -Application of hydraulic lift in agricultural fields-2005

    • Author(s)
      Sekiya, N., Yano, K.
    • Journal Title

      Proceedings of international workshop on research progress and current issue of unsaturated processes in vadose zone

      Pages: 5-8

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] キマメとセスバニアはいかにして地下水を利用し乾燥ストレスを回避するのか?2005

    • Author(s)
      関谷信人, 荒木英樹
    • Journal Title

      根の研究 14(3)

      Pages: 119-119

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] ササゲ根の通導性における日変化のシグナルになるものとは?2005

    • Author(s)
      辻 渉, 荒木英樹, 関谷信人, 安 萍
    • Journal Title

      根の研究 14(4)

      Pages: 179-179

    • NAID

      10016954339

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] リン栄養によるササゲの気孔のサイズおよび密度の変化とその機能的意義の検討2004

    • Author(s)
      関谷信人, 矢野勝也
    • Journal Title

      日本作物学会記事 73(2)

      Pages: 236-237

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ソルガム収穫後残存根系を通した間作作物への水分供給2004

    • Author(s)
      足立文彦, 小西沙織, 関谷信人, 矢野勝也
    • Journal Title

      日本作物学会記事 73(2)

      Pages: 264-265

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] 乾燥に対する根の適応. 根の生態学(H.de Kroon, EJW Visser編)(森田茂紀監訳)

    • Author(s)
      関谷信人
    • Publisher
      シュプリンガー・フェアラーク東京(編集中)
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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