Evaluation for Water Stress Tolerance in Plants Using Gas Exchange as an Indicator and Construction of Irrigation Control System based on the Plant Water Status

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本研究では、植物と大気の境界面である葉のガス交換特性に着目し、作物の水分状態に応じた自動潅水制御システムの構築を目指している。昨年度は、従来法では困難であった気孔を有する葉の「クチクラ層の水透過性」や「気孔の漏れ」を非破壊で評価できる新たな測定法を開発した。当該年度は、主に１）植物のガス交換やガス交換制御要因を測定する為の新たなガス交換測定方法を開発し、その検証をおこなった。さらに、２）開発した新規ガス交換測定法を用いて、水ストレスを検知できるか検証をおこなった。上記１）では、標準測定装置LI-6800を用いた既存の測定法と新規測定法によって片面気孔性葉または両面気孔性葉の光合成や蒸散のCO2応答および光応答を同葉面積で同時に評価した。その結果、既存法と新規法による測定値はよく一致していた。また、両面気孔性葉の場合、向軸面と背軸面のどちらでも測定できた。上記２）では、実験室内で自然光の日変化をシミュレートした条件で、作物に人為的な水ストレスを与えながら、光合成および蒸散を継続的に評価した。その結果、光合成と蒸散日変化の特異的なパターン変化から水ストレスを検知できた。以上の結果から、新規ガス交換測定法の有用性を明らかにした。既存のガス交換測定法では植物にCO2や空気を供給する必要がある。その為、測定環境を安定させるために装置が複雑で大きくなる。新規ガス交換測定法では、ガス透過膜を介して植物－大気間をガス分子が直接移動するため、CO2や空気の供給を必要としない。また、装置の構成がシンプルなので、作物栽培現場での低コストで継続的なバイタルセンシングへの利用が期待できる。