研究課題
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。
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Field Crops Research 96
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Plant Production Science (印刷中)
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