恒温植物ザゼンソウの発熱制御機構に関する研究

本研究の目的は，ザゼンソウの地中器官が，その発熱制御機構に及ぼす影響の調査とその機能の解明である．ザゼンソウの肉穂花序が動物に匹敵するエネルギー密度で発熱できるのは，球茎に蓄えたエネルギー源である糖を効率的に利用しているからであり，その様子は茎を流れる流水量を正確に計測することにより，よりよく知ることができると考えられる．研究期間前半の2021年度と2022年度は，ザゼンソウ専用茎内流水量計測システムの完成を目指し，そのハードウェアと制御ソフトウェアの開発に取り組んだ。2021年度は，疑似的なザゼンソウ茎モデルに対し，同径方向への熱移動を動的にキャンセルする機構を導入することで，ゼロ流量時の特性から求める必要があった定数ｋの使用を不要とすることに成功したが，茎へセンサを取り付ける際に発生する熱的非対称性に起因する測定値のドリフト現象への有効な手法が確立できていなかった．2022年度は，それまで一定量としていた印加熱量を周期関数とし，センサ間の位相差を計測する手法を検討した．その結果，測定値のドリフト現象の改善に加えて，流量ゼロ近傍の測定も可能となるような結果が得られた．また，毎年度3月～4月にかけて，ザゼンソウ群生地より開花中の生体を採取し，開発中の流水量計測システムにて，周囲温度と球茎部の温度を独立に制御した場合の応答特性等を計測した．これまで採取した16個の個体では，明確に恒温制御している生体は取得できていないが，実験で得られたデータからは以前の実験で観測されていたバラつきが低減しており，周囲温度と球茎部の関係性が徐々にではあるが推測可能となってきている．

本研究の目的は，ザゼンソウの地中器官が，その発熱制御機構に及ぼす影響の調査とその機能の解明である．ザゼンソウの肉穂花序が動物に匹敵するエネルギー密度で発熱できるのは，球茎に蓄えたエネルギー源である糖を効率的に利用しているからであり，その様子は茎を流れる流水量を正確に計測することにより，よりよく知ることができると考えられる．研究期間前半の2021年度と2022年度は，ザゼンソウ専用茎内流水量計測システムの完成を目指し，そのハードウェアと制御ソフトウェアの開発に取り組んだ。2021年度は，疑似的なザゼンソウ茎モデルに対し，同径方向への熱移動を動的にキャンセルする機構を導入することで，ゼロ流量時の特性から求める必要があった定数ｋの使用を不要とすることに成功したが，茎へセンサを取り付ける際に発生する熱的非対称性に起因する測定値のドリフト現象への有効な手法が確立できていなかった．2022年度は，それまで一定量としていた印加熱量を周期関数とし，センサ間の位相差を計測する手法を検討した．その結果，測定値のドリフト現象の改善に加えて，流量ゼロ近傍の測定も可能となるような結果が得られた．また，毎年度3月～4月にかけて，ザゼンソウ群生地より開花中の生体を採取し，開発中の流水量計測システムにて，周囲温度と球茎部の温度を独立に制御した場合の応答特性等を計測した．これまで採取した16個の個体では，明確に恒温制御している生体は取得できていないが，実験で得られたデータからは以前の実験で観測されていたバラつきが低減しており，周囲温度と球茎部の関係性が徐々にではあるが推測可能となってきている．