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本研究では高二酸化炭素がイネ植物体の炭素代謝にどのように影響するかをソースである葉身、シンクである穂、それらを結びつける転流および一時貯蔵サイトである葉鞘について調査を行い、最終的に収量へ及ぼす影響を解析する。今年度は高二酸化炭素の収量性への影響を生理学的・生態学的に調査するために環境省地球環境保全試験研究費でのFACEプロジェクトサイト(岩手県雫石町)を、またより細かい解析を行うために東京大学大学院農学生命科学研究科に設置されている「地球環境再現装置」を使用してイネ植物体を育成した。得られた結果は次のとおりである。
1)ソースである葉身の光合成について、光化学系の電子伝達活性を測定した。その結果、育成時二酸化炭素濃度が上昇すると、強光下で光合成+光呼吸に使われるエネルギーは低下し、光化学系IIが吸収したエネルギーとの差が大きくなった。このことから、高二酸化炭素状態では吸収したエネルギーが利用量より過剰になり、活性酸素が起こりやすい状態にあるが、オルターナティブなエネルギー消去系の働きを活発化させて障害を抑制していると思われた。
2)FACEサイトで栽培したイネを13Cで同化産物をラベリングし、一定時間後の植物体内の13C分布より、炭素の転流・分配を測定した。その結果、例年見られたように最終的に穂に移行する^<13>Cの量は高二酸化炭素状態での方が多く、光合成産物が効果的に収量に結びついていると思われた。また、メタンガス発生についても調査した結果、メタン中の^<13>C量は高二酸化炭素状態では少なかった。このことから、根からの分泌物は高二酸化炭素状態になると少なくなる可能性が示唆された。
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