研究課題
基盤研究(B)
本研究の目的は、レーザースペックルを利用した統計干渉法を応用・発展させることにより、植物の成長やそれに伴う変形などの活動状態をモニタし、環境を評価する高感度なシステムを開発することにある。大気汚染物質としてオゾンに注目し、対象植物としてニラの葉の生長計測および外性菌根菌に感染したアカマツの根の生長計測実験を行った。統計干渉法は非常に感度の高い干渉法であり、サブ秒という高い時間分解能かつサブナノメーターの精度で葉および根の伸長を計測することに成功した。日本の光化学オキシダント注意報の発令基準であるオゾン濃度0.12ppm前後のオゾン暴露に対して植物の葉の成長速度が敏感に反応し、暴露後数分間でその成長速度が大きく影響を受ける様子を明らかにした。外性菌根菌とアカマツの根の共生関係に関しては、菌根菌に感染したアカマツの根は非感染のものに比べて成長速度が早いことを明らかにした。また、アカマツに対するオゾン暴露実験では、非感染に比べて菌根菌に感染したアカマツはオゾンに対する生長阻害の影響が軽減されることが明らかになった。これまではこのような高い時間分解能で植物の挙動を計測する手段がなかったため、いままで知られていなかった植物の挙動が種々明らかになった。その一つとして、植物の成長速度は一定ではなくナノメータスケールで大きく揺らぎながら生長していることが明らかになった。さらに、生長のナノメータ揺らぎが植物の活性状態を強く反映していることが明らかになった。本研究では、植物の活性状態のモニタ法として既に確立している植物の光合成速度を測定することにより植物の活性状態の比較検討を行った。その結果、光合成速度にはほとんど影響を及ぼさない程度の微弱なオゾン暴露に対しても本光学測定法によると大きな変化として検出可能であり、生長のナノメータ揺らぎに基づく植物を通した環境評価法への可能性が示唆された。
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