"未来の生態系"天然二酸化炭素噴出地を利用した植物の高二酸化炭素適応の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20677001
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 彦坂 幸毅 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 植物 / 地球環境変化 / 適応進化 / 二酸化炭素濃度上昇

研究概要

植物が高CO_2環境に適応進化するだろうか?という疑問のもと、"未来の生態系"のモデルとして天然CO_2噴出地を主要な対象とし、高CO_2環境に対する植物の長期的応答の解析を行った。その結果、天然CO_2噴出地周辺の高CO_2域に生育する植物が、通常CO_2域に生育する植物に比べ、相対的に小さな気孔をもち、最大気孔コンダクタンスや低CO_2濃度での光合成速度が低いこと、葉/根バイオマス比が高いといった異なる表現型をもつことを明らかにした。メタ解析により、この傾向はCO_2噴出地や種によらず普遍的に見られることを示した。さらに、高CO_2由来の植物は高CO_2環境で高い競争能力をもつことを明らかにした。これらの結果は、植物が高CO_2環境に適応していることを示す。

研究成果

• [雑誌論文] 植物と二酸化炭素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅・寺島一郎
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 250-256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polygonum sachalinense alters the balance between capacities of regeneration and carboxylation of ribulose-1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Akita R, Kamiyama C, Hikosaka K
  • 雑誌名: 5-bisphosphate in response to growth CO_2 increment but not thenitrogen allocation within the photosynthetic apparatus. Physiologia Plantarum 巻: 146 ページ: 404-412
  • DOI: DOI:10.1111/j.1399-3054.2012.01631.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] An evolutionary game of leaf dynamics and its consequences for canopy structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K, Anten NPR
  • 雑誌名: Functional Ecology 巻: 26 ページ: 1024-1032
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-2435.2012.02042.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phenotypic and genetic differences in a perennial herb across a natural gradient of CO_2 concentration (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura I, Onoda Y, Matsushima N, Yokoyama J, Kawata M, Hikosaka K
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 165 ページ: 809-818
  • DOI: Doi:10.1007/s00442-010-1900-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of atmospheric CO2 concentration, irradiance and soil nitrogen availability on leaf photosynthetic traits on Polygonum sachalinense around the natural CO_2 springs in northern Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Osada N, Onoda Y, Hikosaka K
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 164 ページ: 41-52
  • DOI: Doi:10.1007/s00442-010-1635-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Does photosynthesis adapt to CO_2-enriched environments? An experiment on plants originating from three natural CO_2 springs (2009)
  • 著者名/発表者名: Onoda Y, Hirose T, Hikosaka K
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 182 ページ: 698-709
  • DOI: DOI:10.1111/j.1469-8137.2009.02786.x
  • 査読あり
• [学会発表] 彦坂幸毅高CO_2は植物個体群の選択圧として働くか～CO_2噴出地由来のオオバコを用いた競争試験～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田実希
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] Kouki Hikosaka. Does elevated CO_2 act as a selective agent? Results of common garden experiments using Plantago asiatica from CO_2 spring (2012)
  • 著者名/発表者名: Miki U Ueda
  • 学会等名: ESA 97th annual meeting
  • 発表場所: Portland, USA.
  • 年月日: 2012-08-03
• [学会発表] Growth and carbon balance in Arabidopsis thaliana ecotypes grown at two CO_2 concentrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, H., Oguchi, R. Hikosaka K
  • 学会等名: 5th EAFES
  • 発表場所: Ohtsu, Japan
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] CO_2噴出地に生育するオオバコにおける気孔の性質の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上田実希・梶川尚・彦坂幸毅
  • 学会等名: 第58回日本生態学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] CO_2 response of seed production and nitrogen use in C3 annual species (2010)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K
  • 学会等名: 1st International Symposium on the nitrogen nutrition of plants
  • 発表場所: Inuyama, Japan
  • 年月日: 2010-07-29
• [備考] 研究代表者のページ
  • URL: http://hostgk3.biology.tohoku.ac.jp/hikosaka/index.html
• [備考] CO_2噴出地を利用した研究の紹介ページ
  • URL: http://hostgk3.biology.tohoku.ac.jp/hikosaka/CO2spring/CO2spring.html