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2016 年度 実施状況報告書

新提案:午後に衰退する光合成・転流の潜在力を引き出す為の履歴積み上げ型環境調節

研究課題

研究課題/領域番号 15K07668
研究機関九州大学

研究代表者

安武 大輔  九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)

研究分担者 北野 雅治  九州大学, 農学研究院, 教授 (30153109)
森 牧人  高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (60325496)
宮内 樹代史  高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (80253342) [辞退]
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード光合成速度 / リーフコンダクタンス / 昼寝現象 / 葉の濡れ / 作物個体チャンバシステム / トマト
研究実績の概要

研究2年目では,超高湿度環境に基づく履歴環境調節の効果を,植物個体のガス交換特性(蒸散速度,光合成速度,リーフコンダクタンス)に着目した実験を行った.とくに,超高湿度環境をより容易に創出する方法として,ミストを用いて植物体を直に濡らす手法を採用した.
先ず,葉が濡れた条件下でもガス交換特性が計測可能な作物個体チャンバシステムを構築した.当該システムは開放型であり,個体チャンバ(0.5 × 0.6 × 1.2 m),CO2分析計(LI-820, Li-cor),温湿度計(HMP60, Vaisala),茎内流量センサ(SGB16-WS, Dynamax),熱電対,データロガー(CR1000, Campbell Scientific),およびLED光源(LLM031, スタンレー)などで構成されている.葉が濡れている時の蒸散速度は,茎基部に取り付けた茎内流量センサによって計測可能である.
ポット栽培した10葉期のトマトにおいて2処理区を設けた.1つは10時から14時まで毎時1回ミストで濡らした区(濡れ区),もう1つは濡らさない区(対照区)とした.これらの処理区のトマト個体のガス交換特性を,前述の作物個体チャンバシステムで晴天日の11時と14時に計測した.
その結果,対照区における14時のリーフコンダクタンスと光合成速度が11時より優位に低下したことに対して,濡れ区においては,11時と14時のリーフコンダクタンスと光合成速度は同程度であった.結果として,14時の光合成速度は,濡らすことによって11時より13%有意に増加した.
以上のように,超高湿度の履歴環境が作物個体のガス交換特性に及ぼす影響を明らかにした.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

「研究実績の概要」で述べたように,研究2年目では,超高湿度の履歴環境が植物個体のガス交換特性に及ぼす影響とそのメカニズムの解明を目的とした課題に取り組んだ.その結果,細霧処理による植物体極周辺の高湿度環境の創出と,それに伴う蒸散速度の減少,午後のリーフコンダクタンスの減少回避,さらには午後の光合成速度の減少回避の効果を観察することができた.すなわち,午後の光合成速度は,超高湿度環境の処理を行わなかった植物と比べて,処理を行った植物は約13%増加し,当初の目的を概ね達成することが出来た.その過程で,植物が濡れた状態においてもそのガス交換特性を計測可能なオリジナリティのある計測器(作物個体チャンバシステム)の構築もなされ,その点では当初の計画以上の成果を上げることが出来た.
しかしながら,当初計画に挙げていた「CO2施用との組み合わせ」および「超高湿度の履歴環境が転流(葉から果実への糖輸送)」に及ぼす影響については調査を実施することが出来なかった.その理由として,代表者が前年度に所属機関を異動(高知大学から九州大学へ異動)したため,前年度からの進捗状況が全体的に遅れ気味にあったことが挙げられる.これらの未達成の点については次年度の課題とする.
以上のように,一部課題については当初の目的を達成することが出来なかったものの,当初の目的の大部分と,さらに当初の目的以上の成果(新規計測システムの構築)についても得られたことから,当該年度の進捗状況を「おおむね順調」と判断した.

今後の研究の推進方策

「現在までの進捗状況」で述べたように,代表者が研究初年度(平成27年度)に高知大学から九州大学に異動し,利用できる実験施設に制限があったため,その影響があり,一部の課題において調査(CO2施用との組み合わせの効果,および転流への効果の調査)を実施するに至らなかった.研究3年目にあたる平成29年度は,これらの点について追加実験を始めに行う予定である.
また,超高湿度環境およびCO2施用の組み合わせの履歴環境が,植物個体の光合成速度および成長に及ぼす影響とそのメカニズムの解明を試みる.材料植物としては,代表的な園芸作物であるトマトを中心に用いる予定である.

次年度使用額が生じた理由

本研究課題に関連して,情報収集のための出張を2件行う事を予定していたが,訪問先の都合から,年度内の打ち合わせを実施することが出来なかった.年度が明けてからの訪問になるため,そのための予算を次年度に繰り越した.

次年度使用額の使用計画

前述の資料収集のための訪問(2か所)を早いうちに実施して予算を使用する.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple effects of CO2 concentration and humidity on leaf gas exchanges of sweet pepper in the morning and afternoon2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutake D., Miyauchi K., Mori M., Kitano M., Ino A. and Takahashi A.
    • 雑誌名

      Environmental Control in Biology

      巻: 54 ページ: 177-181

    • DOI

      10.2525/ecb.54.177

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of soil nitrogen removal by catch crops based on growth and water use2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutake D., Kondo K., Yamane S., Kitano M. and Fujiwara T.
    • 雑誌名

      International Agrophysics

      巻: 30 ページ: 383-390

    • DOI

      10.1515/intag-2015-0097

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leaf boundary layer conductance in a tomato canopy under the convective effect of circulating fans in a greenhouse heated by an air duct heater2016

    • 著者名/発表者名
      Kimura K., Yasutake D., Miyoshi Y., Yamanami A., Daiou K., Ueno H. and Kitano M.
    • 雑誌名

      Environmental Control in Biology

      巻: 54 ページ: 171-176

    • DOI

      10.2525/ecb.54.171

    • 査読あり
  • [学会発表] 乾燥地の作物生産における葉面結露の潅水効果2017

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,北野雅治,丸尾恭輔,横山岳,森牧人
    • 学会等名
      日本農業気象学会2017年全国大会
    • 発表場所
      北里大学十和田キャンパス
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-30
  • [学会発表] Leaf wetting can improve daytime depression in photosynthesis of a tomato plant2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutake D., Yokoyama G., Kitano M., Kimura K. and Mori M.
    • 学会等名
      The International Symposium on Agricultural Meteorology 2017
    • 発表場所
      Towada Campus, Kitasato University
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal optimization of environmental control for plant production I. Continuous and multipoint evaluation of leaf surface convection2017

    • 著者名/発表者名
      Kitano M., Kimura K. and Yasutake D.
    • 学会等名
      The International Symposium on Agricultural Meteorology 2017
    • 発表場所
      Towada Campus, Kitasato University,
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal optimization of environmental control for plant production II. Distribution of leaf surface convection in a greenhouse2017

    • 著者名/発表者名
      Kimura K., Yasutake D., Yamanami A. and Kitano M.
    • 学会等名
      The International Symposium on Agricultural Meteorology 2017
    • 発表場所
      Towada Campus, Kitasato University
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 温室における動的な換気回数の推定と群落光合成の長期解析2016

    • 著者名/発表者名
      谷岡紘亘,安武大輔,猪野亜矢,高橋昭彦,森牧人,北野雅治,宮内樹代史
    • 学会等名
      平成28年度日本農業気象学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      高知大学朝倉キャンパス
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-02
  • [学会発表] 葉の濡れによる作物個体のガス交換特性の改善効果-システムの確立とトウモロコシへの適用-2016

    • 著者名/発表者名
      横山岳,安武大輔,丸尾恭輔,北野雅治
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部・日本生物環境工学会九州支部2016年合同大会
    • 発表場所
      鹿児島大学農学部
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-26
  • [学会発表] 温室における動的な換気回数の推定と長期的なCO2収支の解析2016

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,谷岡紘亘,猪野亜矢,高橋昭彦,森牧人,北野雅治,宮内樹代史
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部・日本生物環境工学会九州支部2016年合同大会
    • 発表場所
      鹿児島大学農学部
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-26
  • [学会発表] 葉の濡れによる作物個体のガス交換特性の改善効果2016

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,丸尾恭輔,田代碧,横山岳,北野雅治
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2016年金沢大会
    • 発表場所
      金沢工業大学野々市キャンパス
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-15
  • [備考] 気象環境学研究室

    • URL

      http://www2.bpes.kyushu-u.ac.jp/~www-met/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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