2019 Fiscal Year Annual Research Report
自然光の分光分布の時間変動が個葉の光合成に及ぼす影響を室内実験により解明する
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18H03966
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
富士原 和宏 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30211535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荊木 康臣 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50242160)
谷野 章 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (70292670)
松田 怜 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20547228)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | LED / 光合成 / 環境制御 / 分光分布 / 純光合成速度 / 自然光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然光の分光分布は日中にさまざまな時間スケールで変動するが，その変動が光合成に及ぼす影響は明らかでない。本研究では，申請者らが開発・改良してきたLED人工太陽光光源システムを用いて，自然光の分光分布の時間変動が個葉の光合成に及ぼす影響を，再現性の担保された室内実験により解明することを目的とする。また，自然環境の気温の変動を再現できる環境制御システムを開発し，分光分布の変動との複合的な影響をも明らかにする。
本年度は，1）自然光の分光分布の時間変動の簡易測定法の検討，2）自然光の分光分布が時間変動する条件下における個葉の純光合成速度（Pn）の計測，および3）気温を動的に制御可能なガス交換速度計測システムの検討，を実施した。1）では，ピーク波長の異なる砲弾型LEDをフォトダイオードとして多種類用いる方法を検討したものの，光の入射角に依存した出力変化やLEDモールド表面での反射光の影響など，事前に定量的に把握すべき点が多くかつ複雑であり，簡易測定法を確立するには至らなかった。2）では，照射光の相対分光分布を，自然光，白色LED光，または赤・青色LED光のそれとして，屋外で計測された日中の自然光の光合成有効光量子束密度（PPFD）の時間変動を再現してキュウリ個葉に照射し，Pnの時間変動パターンを調べたところ，そのパターンは相対分光分布間で異なることが明らかとなった。3）では，植物光合成総合解析システム（LI-6800；米国LI-COR社製）による気温の動的制御や，近赤外放射の葉面上放射照度の制御による葉温の動的制御を検討した。本研究の目的の範疇においては，気温制御によって，温度環境の時間変動の影響を十分に解析しうると判断した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画調書および本年度の交付申請書に記載した研究実施計画に，おおむねしたがって進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，中課題1のうち，1）相対分光分布がPPFD変動条件下における個葉のPnに及ぼす影響の解析を，また中課題2のうち，2）分光分布と気温の時間変動が個葉のPnに及ぼす複合影響の検討，を実施する。
1）では，昨年度に得られた，実験データをもとに，相対分光分布がPPFD変動条件下における個葉の純光合成速度に及ぼす影響のメカニズムを解析する。相対分光分布が純光合成速度に及ぼす影響を，葉の光吸収率への影響，光合成量子収率への影響，PPFD変動に対する純光合成速度の応答速度への影響などに分け，それらの相対的な寄与を定量化する。また，相対分光分布の影響を調べる実験を，種々のPPFD変動パターンで行い，相対分光分布がPPFD変動条件下における個葉の純光合成速度に及ぼす影響を一般化することを試みる。これらの検討にあたり，LED人工太陽光光源システムのソフトウェアのアップデートが必要になると見込まれるため，必要な改良を行う。
2）では，昨年度に検討した，植物光合成総合解析システム（LI-6800；米国LI-COR社製）を用いた気温の動的制御を，LED人工太陽光光源システムを用いた分光分布の動的制御と組み合わせることで，分光分布と気温の時間変動が個葉の純光合成速度に及ぼす複合影響を検討する。屋外で実測した分光分布と気温の時間変動を実験室内で再現し，気温一定で分光分布の変動のみを再現した場合と比較することで，複合影響を明らかにする。
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