2013 Fiscal Year Annual Research Report
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
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24380010
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
上野 修 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70414886)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Research Abstract |
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。
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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
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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