反射分光指数(PRI)を用いた植物の環境ストレス評価

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05592
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39020:作物生産科学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 上妻 馨梨 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (70704899)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 反射分光 / 光合成 / 環境応答 / ハイパースペクトルイメージング

研究成果の概要

変動する気象環境下において、農作物のストレス状態を瞬時に検知し、それぞれの問題に対処する必要がある。本研究では反射分光のパラメータの１つであり530nmの変化を検出する光化学反射指数（PRI）を用いて、植物の環境ストレスをハイスループットモニタリングする測定法の開発を行った。まず、PRIが何を検出するシグナルであるかシロイヌナズナの変異体を用いて生理学的な検証を行った。次に、ハイパースペクトルカメラを用いて強光乾燥ストレス下でPRIが変化することを可視情報として捉えた。これらの結果を踏まえ、野外のトウモロコシ群落においてストレス検出を行い、PRIが農業分野で有効なツールになることを示した。

自由記述の分野

光合成

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の環境ストレスの指標として光合成能力を評価する方法は一般的である。これまで、植物の光合成挙動をin vivoで測定する方法としては、パルス変調（PAM）を用いたクロロフィル蛍光解析法がよく知られており、FV/FMは光合成研究だけでなく多方面において植物の健全性の指標として使われてきた。しかし、この測定には暗黒処理や飽和パルス光が必要であり、広域や光環境下でのリアルタイム測定は難しいという問題があった。PRIはこれらを解決できることから、野外や植物工場といった農業現場での簡便な作物健康診断ツールとしての活用が期待される。