Development of a novel real-time abiotic stress detection method for plants to contribute increase of food production

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従来の植物計測はある空間、時間内の平均的な生理活性物質の濃度変化しか測定できず、葉、茎、根等の部位別での物質の出入りの測定ができない。本研究は植物表面における酸素、二酸化炭素等の生理的活性物質をリアルタイムでin-situにモニタリングするビーム偏向／蛍光消光法を開発し、さらに水生植物の呼吸過程・光合成過程へ応用できることを明らかにした。また、葉、茎、根など各部位近傍の物質輸送過程が異なることも明らかにした。さらに、水生植物の非生物的ストレス（重金属イオンの影響等）への応答過程もモニタリングした。本法により、アナカリスなどの水生植物が水に微量な重金属イオンが存在すると生理活動が大いに変化することを明らかにした。従来では重金属イオンの濃度が10μM以上の濃度で研究をされてきているが、本研究では1μM以下の重金属イオンの水生植物へのストレスも検出され、さらに、肥料が存在するとそのストレスも変わることも分かった。また、測定系の改良も同時に行われた。今まで植物の周縁でプローブ光を通し、その偏向信号と溶存酸素による蛍光消光を測定してきたが、呼吸・光合成が最も盛んな葉の表面も測定できるような測定系も検討している。