温室内環境の最適化に向けた温室作物の光合成制限要因の定量的解析

温室作物生産においては，作物の生育および収量を決定づける生理生態反応である光合成を，環境調節によって通常レベルより高い状態に促進させることが試みられている．同時に，営農コスト削減の観点から効率的に光合成を促進する環境調節技術の開発も求められている．効率的に光合成速度を向上させる手段として，光合成を構成する各プロセスのうち，光合成速度を最も制限しているプロセスを最適化することが挙げられる．そのためには，光合成を構成する各プロセスがそれぞれどの程度光合成速度を制限しているかを定量的に評価する必要が有る．そこで本研究では，これまで屋外で生育している植物を中心に適用されてきた光合成制限要因の定量的解析手法を温室作物に適用可能な形に拡張し，温室作物の光合成速度が“どのような要因”で“どの程度”制限されているかのかを定量的に明らかにすることを目的とした．まず，予備実験として，従来屋外で生育している植物に用いられてきた光合成制限要因の定量的解析手法を，温室イチゴに適用することを試みた．その結果，中程度の環境ストレス条件においては，温室イチゴの光合成は主に気孔律速により制限された．環境ストレスの程度が強くなるにつれて，温室イチゴの光合成を制限する主要因は，気孔律速に加えて葉肉律速となった．以上の結果から，温室イチゴの光合成の制限要因は，環境条件の違いに起因する環境ストレスの強度によって変化することを明らかにした．次に，温室内のような微風速環境においては，葉と大気の摩擦によって生じる葉面境界層コンダクタンスが低下することで，光合成を制限し得ることに着目した．葉面境界層コンダクタンスを計測するために，模擬葉と呼ばれるセンサを作成した．計測の結果，微風速環境においては，強風環境と比較して葉面境界層コンダクタンスの減少により大気から葉面への二酸化炭素の拡散が著しく制限されることを明らかにした．

温室作物生産においては，作物の生育および収量を決定づける生理生態反応である光合成を，環境調節によって通常レベルより高い状態に促進させることが試みられている．同時に，営農コスト削減の観点から効率的に光合成を促進する環境調節技術の開発も求められている．効率的に光合成速度を向上させる手段として，光合成を構成する各プロセスのうち，光合成速度を最も制限しているプロセスを最適化することが挙げられる．そのためには，光合成を構成する各プロセスがそれぞれどの程度光合成速度を制限しているかを定量的に評価する必要が有る．そこで本研究では，これまで屋外で生育している植物を中心に適用されてきた光合成制限要因の定量的解析手法を温室作物に適用可能な形に拡張し，温室作物の光合成速度が“どのような要因”で“どの程度”制限されているかのかを定量的に明らかにすることを目的とした．まず，予備実験として，従来屋外で生育している植物に用いられてきた光合成制限要因の定量的解析手法を，温室イチゴに適用することを試みた．その結果，中程度の環境ストレス条件においては，温室イチゴの光合成は主に気孔律速により制限された．環境ストレスの程度が強くなるにつれて，温室イチゴの光合成を制限する主要因は，気孔律速に加えて葉肉律速となった．以上の結果から，温室イチゴの光合成の制限要因は，環境条件の違いに起因する環境ストレスの強度によって変化することを明らかにした．次に，温室内のような微風速環境においては，葉と大気の摩擦によって生じる葉面境界層コンダクタンスが低下することで，光合成を制限し得ることに着目した．葉面境界層コンダクタンスを計測するために，模擬葉と呼ばれるセンサを作成した．計測の結果，微風速環境においては，強風環境と比較して葉面境界層コンダクタンスの減少により大気から葉面への二酸化炭素の拡散が著しく制限されることを明らかにした．