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九州および沖縄諸島で採集したカヤツリグサ科のC3植物７種、C4植物５種を夏期にポットで育成して、光合成ガス交換パラメータ、葉内窒素含量、光合成窒素利用効率(PNUE)等を調査し、これまでの研究で得られたイネ科植物の結果と比較した。カヤツリグサ科の光合成速度はC4種がC3種よりも高かったが、イネ科に比べるといずれも低かった。また、カヤツリグサ科の気孔伝導度は一般に低くC3種とC4種の間で差はなかったが、葉内窒素含量はC4種がC3種よりも低かった。PNUEはイネ科C4種＞カヤツリグサ科C4種＝イネ科C3種＞カヤツリグサ科C3種であった。したがって、カヤツリグサ科でもC4種はC3種に比べ高い光合成能や資源利用効率を持つが、イネ科に比べれば低いといえる。
NAD-ME型イネ科C4植物のキビを標準窒素区 (1.2 g N)と低窒素区(0.05 g N)で育成し、オルガネラ、細胞壁、原形質連絡密度等の葉の微細構造学的特性を電子顕微鏡レベルで比較解析した。細胞当りの葉緑体数は維管束鞘細胞(BSC)でのみ減少し、葉肉細胞(MC)では変化はなかった。両細胞の葉緑体サイズは低窒素区で著しく減少したが、葉緑体のグラナ層数はBSCでは変化がなく、MCでは低窒素区で幾分上昇した。細胞当りのミトコンドリア数はMCに比べBSCでより大きく減少した。しかし、ミトコンドリアのサイズは両細胞ともに窒素条件による差はなかった。細胞壁は低窒素区で厚くなったが、特にBSCで顕著であった。また、葉の炭素同位体分別比は低窒素区で上昇し、BSC細胞壁の肥厚によるCO2漏出の低下との関連が考えられた。BSCの原形質連絡数は低窒素区で減少傾向を示した。
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