葉の寿命と環境馴化を考慮した光合成能力のモデル化：最適化仮説の統合

考虑叶片寿命和环境适应的光合能力建模：优化假设的整合

• 批准号: 21K14950
• 负责人: 木村 建介
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14950/
• 关键词: 光合成能力; 環境馴化; 老化; 最適化モデル; 高速推定; 寿命; 分光反射透過計測

葉の寿命と環境への馴化を考慮した，より合理的な光合成能力のモデルを構築するために，本年度は以下の項目を実施した．・昨年度と同様に，光合成能力のモデルを構築するために，実際の作物圃場において光合成能力の同定を行った．具体的には，光合成測定装置を用いて，1日3枚の葉，3つの温度条件において光合成能力を同定した．同定は，約10日毎に行った．1年を通して効率よく光合成能力のデータを得るために，栽培時期の重複が少ないダイズとコムギを供試作物はとして採用した．・光合成測定装置を用いる手法は現在最も一般的であり，正確に光合成能力を同定することが可能であるが，同定に相当な時間（1枚の葉に1時間弱）を要する．そのため，本課題では，葉の分光分布から光合成能力を同定する手法を検討する．この手法は，葉の分光反射率を測定し，機械学習によって光合成能力を推定するものである．この手法が可能となれば，測定は数十秒で完了し，より大量のデータを得ることができる．昨年度取得したデータと部分的最小二乗回帰により，葉の分光反射率から光合成能力を推定するモデルを構築した．結果としては，決定係数が0.6程度であり，光合成能力の馴化を評価する上で十分とは言えない結果となった．そのため，下記に示すような代替法を考案し，光合成能力の高速推定を可能にした．・葉のクロロフィル蛍光と葉の熱収支解析を用いて光合成速度を推定する手法を考案した．そこから得られた光合成速度から光合成能力を逆算することが可能である．これにより，新たな光合成能力の高速推定法を構築した．

为了建立一个更合理的光合作用模型，考虑到叶子的寿命和环境适应，今年实施了以下项目： - 就像去年一样，在实际的作物领域中确定了光合作用能力，以建立光合作用的能力。具体而言，使用光合测量装置在三个温度条件下以每天三片叶子在每天三片叶子中鉴定出光合作用能力。大约每10天进行识别。为了在全年有效地获得光合产能数据，我们使用了大豆和小麦，这些大豆和小麦几乎没有重叠的耕作时间，作为测试产品。 - 使用光合测量设备的方法是当今最常见的方法，并且能够准确识别光合功能，但需要大量时间（每片叶子不到一个小时）。因此，在这个主题中，我们将研究一种从叶子的光谱分布中识别光合作用能力的方法。该技术测量了使用机器学习的光合作用能力的叶子的光谱反射率。如果可以使用此技术，则可以在几十秒内完成测量，并且可以获得更多数据。使用去年获得的数据和部分最小二乘的回归，我们构建了一个模型，该模型从叶子的光谱反射率中估计光合作用能力。结果是确定系数约为0.6，这不足以评估光合作用能力的适应。因此，如下所示，一种替代方法可以实现光合作用能力的高速估计。 - 设计了一种方法来使用叶绿素荧光和叶片热平衡分析来估计光合作用速率。可以从从中获得的光合速率从光合作用速率中计算出光合作用能力。这为光合作用功能创建了一种新的高速估计方法。

项目成果

ガス交換測定によるパラメータ同定を必要としない個葉光合成速度の 推定モデルの検討：葉面境界層コンダクタンスの重要性

不需要通过气体交换测量进行参数识别的单叶光合速率估计模型的研究：叶边界层电导的重要性

• 发表时间: 2023
• 作者: 杉本卓也;佐藤 駿介;石橋 諒一;小林 幹佳;水野雄介，藤本与，吉田涼，佐藤禎稔;木村建介，熊谷悦史，伏見栄利奈，丸山篤志
• 通讯作者: 木村建介，熊谷悦史，伏見栄利奈，丸山篤志