地球環境変化のもとで起こる植物進化の実験的シミュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15657004
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 広瀬 忠樹 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90092311)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 聡樹 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (90272004) ; 彦坂 幸毅 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (10272006)
• Keywords: 地球環境変化 / 植物進化 / 大気CO2濃度上昇 / 光合成 / 成長 / 繁殖 / CO2スプリング / オープントップチェンバー

Research Abstract

大気CO2濃度上昇が植物の光合成,成長,繁殖機能に与える影響,植物の進化応答機構を明らかにすること;長い間,高CO2環境に曝されてきたと考えられるCO2スプリングの周辺に生育する植物を採取し,その光合成特性を調べ,それが遺伝的に固定されているかを明らかにすること;世代時間が短い植物を用いて,人為選択や交配による強い淘汰圧をかけ,このような植物の成長において,器官間のバイオマス分配,葉の解剖学的性質,光合成系タンパク質分配をを調べること;高CO2濃度条件下で成長を最大にする植物の性質をモデルによって予測し,選抜した植物は,高CO2濃度下で最適にふるまうようになるかを明らかにすることを目的にして研究を行った.
(1)八甲田山・月山のCO2スプリング周辺のCO2濃度分布と季節変化,そこに生育する植生を調査し,その対応関係を調べた.調査は5月から9月にかけて行った.
(2)大気CO2濃度によって植物の光合成特性にどのような差異があらわれているか分析した.葉の解剖学的性質,光合成系タンパク質分配を調べた.オオイタドリ,ノリウツギ,チシマザサなど.5月から9月にかけて調査した.
(3)5月にCO2スプリング周辺から植物(オオイタドリ・オオバコ)の地下茎を採取し,植物を東北大学実験園に設置されているOTCに移植し,光合成特性の差異が遺伝的に固定されているかどうかを解析した.
(4)オオバコ・シロイヌナズナなど世代時間の短い植物をOTCで生育するシステムを構築した.

Research Products

• [Publications] Oguchi R: "Does the photosynthetic light-acclimation need change in leaf anatomy?"Plant, Cell and Environment. 26. 505-512 (2003)
• [Publications] Nagashima H: "Effects of elevated CO2 on the size structure in even-aged monospecific stands of Chenopodium album."Global Change Biology. 9. 619-629 (2003)
• [Publications] Anten NPR: "Shoot structure, leaf physiology and carbon gain of species in a grassland."Ecology. 84. 955-968 (2003)
• [Publications] Kinugasa T: "Reproductive allocation of an annual Xanthium canadense growing in elevated CO_2."Oecologia. 137. 1-9 (2003)
• [Publications] Hikosaka K: "LLight acquisition and use of individuals as influenced by elevated CO2 in even-aged monospecific stands of Chenopodium album."Functional Ecology. 17. 786-795 (2003)
• [Publications] Hikosaka K: "A model of dynamics of leaves and nitrogen in a plant canopy."American Naturalist. 162. 149-164 (2003)