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植物は自らが過去に経験した光環境の情報をどのように処理・利用しているのか？

植物如何处理和利用它们过去经历过的光环境信息？

基本信息

批准号：
19K22343
负责人：
松田怜
金额：
$ 4.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K22343/
关键词：
光順化 LMA クロロフィル光合成キュウリ白色LED PPFD モデル LED 生育モデル

项目摘要

本研究の目的は、脳という記憶・情報処理器官を持たない植物が、いかにして自身が経験した環境、特に光強度の時間変動の情報を処理し、自身の「体づくり」、すなわち環境に応じた生理的・形態的特性の変化に利用しているのかを、数理モデルで表すことである。このことは、施設園芸において植物生育や収量を予測し、望ましい特性を有する植物を環境制御によって作り出すなど、植物生産の高効率化を図る上で重要であると考える。本年度は、まず昨年度までに実施した実験データを取りまとめて解析を進めた。実験の概要は次のとおりである。出葉後の明期における光合成有効光量子束密度（PPFD）の経日変化が、個葉の生理的・形態的特性に及ぼす影響を、キュウリ第1本葉をモデル実験系として、室内実験により調べた。播種後11～16日目の日ごとの明期PPFDの異なる種々の試験区を設定した。播種後16日目に、光順化に関する生理的・形態的特性として、葉面積あたり葉乾物重（LMA）、最大純光合成速度（Pnmax）、最大カルボキシレーション速度（Vcmax）および最大電子伝達速度（Jmax）を評価した。解析の結果、Pnmax、Vcmax、およびJmaxの推定については、日ごとの明期PPFDの変化量の関数を用いることで、過去の日ごとの明期PPFDを単純に平均した単純平均PPFDや、日ごとの明期PPFDに固有の重みを与える加重平均PPFDを用いた従来の方法よりも、精度の高い推定を行うことが可能であることが明らかとなった。この結果は、LMAの推定とは異なるものであり、推定する特性ごとに異なる推定方法を適用する必要性が示された。また、これまでのデータに基づいて得られた仮説を実証するための新たな実験も実施した。

はの purpose, this study 脳という memory, intelligence 処 principle organs を hold たなが, いい plants かにして itself が経験した environment, special に light intensity の time - move の intelligence を処し, own の "body づくり", すなわち environment に応じた physiological, morphological features of の variations change に using しているのかを, mathematical モデルです table ことである. このことは shooted, facilities garden において plant reproductive や収しを to test, hope ましい features を have する plant を environment suppression によって as り out すなど, plant production の high rate of unseen を図るで important であると exam える. This year 's めた and まず, the previous year' s までに actual application た actual application デタをタをタを take the まずまとめて analysis を into めた. Summary of the practical test とお sub-test とおである. Leaf の Ming period after における synthesis has unseen light quantum beam density (PPFD) の経 day - が, a leaf の physiological, morphological features に and ぼす influence を, キュウリ 1 this leaf をモデル be 験 department として, indoor be 験により adjustable べた. 11 to 16 days after sowing, <s:1> day ごとごと next day PPFD <s:1> different なる seeds 々 <s:1> the experimental area を is set をたた. 16 mesh に after sowing, light hue に masato する physiological, morphological features of として, leaf area あたり (matter weight (LMA), the largest pure photosynthetic rate (Pnmax), the largest カルボキシレーション speed (Vcmax) および maximum electronic 伝 of speed (Jmax) を review 価した. Parsing の results, Pnmax, Vcmax, および Jmax の presumption については, day ごとの Ming period PPFD の - momentum の masato number を with いることで, past のごとの Ming period PPFD を単 pure に average した単 pure average PPFD や, day ごとの Ming period PPFD に inherent の heavy みを and える hamming PPFD を use いた従 to の way よりも presumption, high precision のいを line うことが may であることが Ming らかとなった. Presumption この results は, LMA のとは different なるものであり presumption, する features ごとに different なるを presumption method applicable する necessity が shown された. また, これまでのデータに base づいて have られた仮 said を card be するための new たな be 験も be applied した.