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2013 年度 実績報告書

シー4作物における光合成能と窒素利用効率を制御する要因の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24380010
研究機関九州大学

研究代表者

上野 修  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70414886)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード光合成 / 窒素利用効率 / C4作物 / C4サブタイプ / イネ科 / トウモロコシ
研究概要

1) イネ科植物における光合成窒素利用効率(PNUE)のグループ間差
C4植物はC3植物に比べ高いPNUEを示すが,C4植物のサブタイプの間にもPNUEに違いがあるのかはよく分かってはいない。イネ科C4植物のNADP-ME型2種,NAD-ME型3種、PCK型3種およびC3植物3種を異なる土壌窒素条件で育成して、光合成ガス交換特性やPNUEを調査した。その結果,光合成速度(Pn)と蒸散効率はC3植物とC4植物の間で差があったが、サブタイプ間には差はないことが明らかになった。一方,Pnと気孔伝導度の関係にはC3植物とC4植物間,およびサブタイプ間で違いが見られ、Pnと気孔におけるCO2の取り込みにはグループ間で異なる関係性があると考えられた。また、Pnと比葉面積、葉内窒素含量の関係にもグループ間で異なる傾向が見られた。PNUEはNADP-ME型が最も高く,NAD-ME型とPCK型が中間的、C3植物が最も低い値を示した。以上から、グループ間で光合成における窒素の利用や分配に違いがある可能性が考えられた。
2) トウモロコシにおけるPnの品種間差とそれを制御する要因
NADP-ME型のC4作物であるトウモロコシについて光合成特性の品種間差を予備的に調査した。日本産在来品種15品種を標準窒素条件で野外栽培し,光合成ガス交換特性や葉構造等を調査した。その結果,Pnは1.3倍の品種間差があり,この変異には気孔伝導度と葉内窒素含量が関わっていることが明らかとなった。Pnと葉厚や維管束密度の間には有意な相関は見られなかった。一方、C4酸脱炭酸酵素のNADP-MEの活性とPnとの間に相関が見出された。この結果は、昨年度のアマランサス(NAD-ME型)の結果と異なっており,C4サブタイプ間でPnを制御する要因に違いがある可能性が示唆された。

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

平成25年度の計画として、イネ科植物の光合成特性と窒素利用効率のグループ(C4サブタイプ)間差、並びに予備的実験としてトウモロコシにおける光合成能の品種間差とその制御要因の検討を予定していたが,いずれの課題もかなりの研究成果を得て学会発表を行うことができたため。

今後の研究の推進方策

平成25年度に引き続き,イネ科植物の光合成特性と窒素利用効率のグループ(C4サブタイプ)間差について対象種数を増やして測定を行い,研究を完成させる。また、トウモロコシにおける光合成能の品種間差とその制御要因については、平成26年度を本実験とし,国内ばかりでなく海外から入手した品種を含めることにより、光合成速度の変異幅を大きくして解析を進める。研究を遂行する上での問題等はない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] イネ科C3,C4植物における光合成窒素利用効率と蒸散効率の比較―特にC4サブタイプ間差について2014

    • 著者名/発表者名
      戸川由子・上野修
    • 学会等名
      日本作物学会第237回講演会
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス(千葉県)
    • 年月日
      20140329-20140330
  • [学会発表] トウモロコシ(NADP-ME型C4)の光合成能の品種間差とその制御要因2014

    • 著者名/発表者名
      屋比久貴之・上野修
    • 学会等名
      日本作物学会第237回講演会
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパス(千葉県)
    • 年月日
      20140329-20140330

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公開日: 2015-05-28  

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