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個体光合成量の制御と予測のための個葉の光合成特性の経時推移モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J04736
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 農業環境・情報工学
研究機関山口大学

研究代表者

村上 貴一  山口大学, 創成科学研究科, 特別研究員(PD) (50813903)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード光合成能力 / 順化 / Cytochrome / 変動光 / 光環境 / 分光画像計測 / PRI / 光合成光利用効率 / 光合成電子伝達 / モニタリング / 空間分布
研究実績の概要

本研究の目的は、光環境に応じた植物個体の各個葉の光合成特性の推移を時系列モデルとして表現することである。このモデルを用いて、近い将来までの環境条件のもとでの個体総光合成量を制御・予測することを目指す。平成30年度は、個葉の光・CO2飽和条件下での光合成速度 (光合成能力) の推移に着目し、光環境制御が光合成能力およびその律速要因である光合成タンパク質複合体cytochrome b6f (cyt-bf) の分解・合成に及ぼす影響を解析した。
光合成能力の順化に関する既往の研究では、成熟葉の光合成能力は受光量の低下に応じて速やかに低下し、それ以降の受光量の再上昇は光合成能力の強光順化応答を誘導しないとされていた。これらの研究成果を受け「葉の強光順化の柔軟性は成熟後徐々に失われる」という作業仮説のもと、成熟葉に対して2-8日間の弱光処理ののち再び強光処理を行う試験区を設け、葉の強光順化応答の柔軟性を調査した。
エンドウを供試植物として、グロースチャンバ内で光環境制御実験を行った。栽培期間を通して強光条件下に置かれた陰性対照区の葉の光合成能力およびcyt-bf量は概ね一定の値となった。一方、弱光処理された陽性対照区の葉のそれらは弱光処理開始以降、指数関数的に減衰した。再強光処理を行った試験区の葉では、弱光処理の日数に依らず、再強光処理後に光合成能力およびcyt-bf量が上昇した。さらにcyt-bfの分解・合成に基づく統計モデリングでは、弱光処理日数が再上昇の時定数に及ぼす影響は小さいことを示唆する結果が得られた。したがって、本研究では、既往の研究から予想される結果とは異なり、少なくともエンドウでは 1) 葉の光合成能力は成熟以降も柔軟に強光に対して順化すること、2) 一週間程度の弱光処理は光合成能力の可逆的な順化を損ねないこと、が明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] The Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Time course of the photochemical reflectance index (PRI) during photosynthetic induction: its relationship with the photochemical yield of photosystem II2018

    • 著者名/発表者名
      Murakami Keach、Ibaraki Yasuomi
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 524-536

    • DOI

      10.1111/ppl.12745

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 成熟した葉の光合成能力は強光順化応答を示さないのか2019

    • 著者名/発表者名
      村上 貴一, Wah Soon Chow
    • 学会等名
      日本農業気象学会 2019 年全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Time courses of leaf content of cytochrome b6f complex and photosynthetic capacity after changes in growth irradiance2018

    • 著者名/発表者名
      Keach Murakami, Hui Zhu, Ling-Da Zeng, Xiao-Ping Yi, Chang-Lian Peng, Wang-Feng Zhang, Wah Soon Chow
    • 学会等名
      ComBio2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分光画像計測による光合成速度分布解析の試み2018

    • 著者名/発表者名
      村上貴一, 荊木康臣
    • 学会等名
      日本農業気象学会2018年全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いた葉面積推定に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      荊木康臣, 水畑順太, 村上貴一
    • 学会等名
      日本農業気象学会2018年全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spectral imaging for evaluation of spatial distributions of leaf photosynthetic light use efficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Keach Murakami, Yasuomi Ibaraki
    • 学会等名
      IHC2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分光反射画像計測による葉位別光合成速度推定にむけて: PRIの光応答の評価2017

    • 著者名/発表者名
      村上貴一, 荊木康臣
    • 学会等名
      日本農業気象学会 中国四国支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 葉面反射画像計測による光合成光利用効率の光環境変化に対する応答の評価の試み2017

    • 著者名/発表者名
      村上貴一, 荊木康臣
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2017年松山大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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