CO_2濃度上昇に対する個葉レベルの応答からのスケールアップ

• 研究課題/領域番号: 11213201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 広瀬 忠樹 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90092311)
• 研究分担者: 彦坂 幸毅 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (10272006)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 13,100千円 (直接経費: 13,100千円); 2001年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円); 2000年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円); 1999年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
• キーワード: CO_2 / 個葉 / 個体 / 群落 / スケールアップ / 光合成 / 生産構造 / サイズヒエラルギー / オープントップチャンバー / 大気CO_2 / 上層個体 / 下層個体 / 光環境 / 成長

研究概要

植物の成長:植物遷移の初期に侵入するイタドリの高CO_2濃度に対する成長の応答を調べ,Hirose(1987)のモデルにより解析した.またオオオナモミを用い,繁殖成長が植物の栄養成長にフィードバックする機構を明らかにした.植物の繁殖収量は繁殖期間の長さ・その間の光合成速度・光合成産物の分配速度によって決まるので,それぞれの要因に対する気温上昇の影響を解析することにより収量決定のメカニズムを明らかにした.
葉の光合成:葉の光合成は,葉緑体でRuBPを炭酸化する過程(CO_2+RuBP→2PGA)と光エネルギーを用いてRuBPを再生する過程(電子伝達系)のいずれかにより律速されていることが知られている.Hikosaka(1995,1997,1998)のモデルを用いて,オープントップチャンバー内で異なるCO_2濃度,気温条件で育成した植物(シロザ,シラカシなど)の葉の光合成系を,両過程への窒素の分配に着目して解析した(高速液体クロマトグラフ糖分析システムを使用).
個葉レベルの応答からのスケールアップ:CO_2上昇が個葉光合成に与える影響から,個体の栄養成長・繁殖成長に与える影響,植物群集の生産構造・個体サイズ構造に与える影響へとそれぞれのモデル化を介してスケールアップし,結果を森林生態系の構造と炭素バランスがどのように変化するかを予測するために適用し,陸域生態系の地球環境変化に対する応答機構を明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] Anten, NPR, Hirose, T.: "Limitations on photosynthesis of competing individuals in stands and consequences for canopy structure"Oecologia. 129・2. 186-196 (2001)
• [文献書誌] Hikosaka, K., Hirose, T.: "Nitrogen uptakre and use of competing individuals in a Xanthium canadense stand"Gecologia. 126. 174-181 (2001)
• [文献書誌] Hikosaka, K., Nagashima, H., Harada, Y., Hirose, T.: "A simple quantification of interaction between individuals competing for light in a monospecific stand. Functional"Ecology. 15・6. 642-646 (2001)
• [文献書誌] Hikosaka, K., Nagamatsu, D., Ishii, H., Hirose, T.: "Photosynthesis-nitrogen relationships in species at different altitudes on Mount Kinabalu, Malaysia"Ecological Research. (in press).
• [文献書誌] Anten NPR,Hikosaka K Hirose T: "Nitrogen utilisation and the photosynthetic system."B Marshall,J Roberts(eds)Leaf Development and Canopy Growth.Sheffield Academic Press,Sheffield,UK.. 171-203 (2000)
• [文献書誌] Hikosaka K,Hirose T: "Photosynthetic nitrogen use efficiency in species coexisting in a warm-temperate evergreen forest."Tree Physiology. 20. 1249-1254 (2000)
• [文献書誌] Hikosaka K,Hirose T: "Nitrogen uptake and use of competing individuals in a Xanthium canadense stand."Oecologia. 126. 174-181 (2001)
• [文献書誌] Anten NPR,Hirose T: "Limitations on photosynthesis of competing individuals in stands and consequences for canopy structure."Oecologia. (in press). (2001)
• [文献書誌] Hirosaka,K.,Sudoh,S.and Hirose,T.: "Light acquisition and use of individuals competing in a sense stand of an annual herb,Xanthium canadense"Oecologia. 118. 388-396 (1999)
• [文献書誌] Hikosaka,K.Murakami,A.and Hirose,T.: "Balancing carboxylation and regeneration of ribulose-1,5-bisphosphate in leaf photosynthesis : temperature acclimation of an evergreen tree, Quercus myrsinaefolia"Plant.Cell and Environment. 22. 841-849 (1999)
• [文献書誌] Anten,N.P.R.and Hirose T.: "Interspecific differences in above-ground growth patterns result in spatial and temporal patitioning of light among species in a tall-grass meadow"Journal of Ecology. 87. 583-597 (1999)
• [文献書誌] Anten,N.P.R.,Hikosaka,K.and Hirose,T.: "Nitrogen utilisation and the photosynthetic system"In : B.Marshall and J.A. Roberts (eds) Leaf Development and Canopy Growth, Sheffield Academic Press,UK. (2000)