二酸化炭素濃度の歴史的変化に対する植物の光合成・生長反応とその制御メカニズム

植物光合作用和生长对二氧化碳浓度历史变化的响应及其控制机制

• 批准号: 09740576
• 负责人: 石川 真一
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Gunma University (1998)University of Tsukuba (1997)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740576/
• 关键词: 二酸化炭素; 生育型; 光合成活性; 廉価版暴露装置; 光合成型; 生長解析

大気二酸化炭素(CO2)濃度は地球誕生以来常に変化し、最終氷期に最低値をとった後、最近は主に人間活動の影響で上昇を続けている。最も楽観的なシナリオをもとにしたシミュレーション結果でさえ、来世紀中に現在の1.5倍の濃度になるとしている。こうした大気CO2濃度の変化に伴って、植物はその生理・形態的性質を変化させてきたと推測される。本年度は、前年度に構築した廉価版装置を用いて、生育型の異なる4種のブナ科木本植物に230ppm(産業革命前,LC)、360ppm(現在,PC)、450ppm(21世紀,HC)の3種類の濃度のCO2曝露実験を行い、光合成活性の解析を行った。腐葉土の分解により放出されるC02を利用し、低CO2濃度制御にはソーダ石灰を用いた。また暴露装置(Open Top Chamber)は圃場に温室資材を用いて構築した。暴露装置の性能については、前年同様、CO2濃度・温度制御ともに良好な結果が得られた。ブナ科の落葉樹(クヌギ、コナラ)では、3つの曝露CO2濃度の間で光合成活性の差がみらなかった。一方、同じ科の常緑樹(マテバシイ、シラカシ)では、特に低CO2濃度(LC)において顕著な光合成活性の低下が認められた。これらの結果は、前年度に得られた生長反応の結果と整合性がある。すなわち、LCにおいて顕著な光合成活性の低下が認められた常緑樹では、生長も抑制されたが、光合成活性の低下が認められなかった落葉樹では、生長抑制もない。またこうした生育型間の反応性の差違は、葉の内部構造の違いに起因することが示唆された。すなわち、落葉樹では、LCにおいて葉の内部の空隙率が増大することによりガス交換効率が向上し、その結果光合成活性の低下を免れたと考えられる。常緑樹では、このような形態変化が認められなかった。以上より、陸上植物はその育型によってC02反応が類型化される、という仮説の裏付け根拠がーつ追加された。

The concentration of carbon dioxide (CO2) has changed since the birth of the earth, reached its lowest level in the last decade, and has recently increased due to the influence of human activities. The highest concentration in the world is 1.5 times higher than in the past century. Changes in CO2 concentrations are associated with changes in physiological and morphological properties of plants. This year, compared with the previous year, the CO2 exposure and photosynthetic activity analysis of four species of woody plants belonging to the family Botanica were carried out at concentrations of 230ppm(pre-industrial revolution,LC), 360ppm(present,PC), and 450ppm(21st century,HC). The decomposition of decaying soil and the release of C02 are used, and the low CO2 concentration is used to control the lime. The Open Top Chamber is constructed using greenhouse materials in the nursery. The performance of the exposure device is the same as that of the previous year, and the CO2 concentration and temperature control are good. The difference between photosynthetic activity and CO2 concentration of deciduous trees in the family. A party, the same family evergreen tree (<$$>$>$>$>,$>$>), especially low CO2 concentration (LC), the middle of the photosynthetic activity is low The results of the previous year were positive. Low photosynthetic activity in evergreen trees, growth inhibition in deciduous trees, growth inhibition in deciduous trees. The cause of the difference between the fertility patterns and the internal structure of the leaves is shown in this paper. The void ratio in the leaves of deciduous trees increases, and the exchange rate increases. As a result, the photosynthetic activity decreases. Evergreen trees are transformed into evergreen trees. The above-mentioned, terrestrial plants are not only the breeding type of C02, but also the root of C 02.

项目成果

Ishikawa,Shin-Ichi: "Morphological and physiological changes in C_3 and C_4 plants along glacial to future CO_2 concentration." Proceedings of International Workshop on Global Change and Terrestrial Monsoon Asia.56-59 (1997)

Ishikawa，Shin-Ichi：“C_3 和 C_4 植物的形态和生理变化沿着冰川到未来的 CO_2 浓度。”

石川真一: "地球環境変化と人間社会-よりよい未来のための一考察-" 群馬大学社会情報学部研究論集. 6(印刷中). (1999)

石川真一：“全球环境变化与人类社会——对美好未来的思考”群马大学社会信息学部研究论文6（出版中）。