植物のコスト配分によるベネフィット特性変化の生理学的・解剖学的解析

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葉に含まれる窒素の半分以上はルビスコなどの酵素タンパク質やチラコイド膜成分に含まれる。また、窒素は生態系の中で不足しやすい物質である。そこで植物は光をたくさん受ける葉の窒素量を高くし、光をあまり受けない葉の窒素量は低くすることで、個体の物質生産を効率良く行っている。個体における物質生産の研究はセイタカアワダチソウやシロザなどの直立型の草本植物でよく調べられてきた。しかし、背丈が大きく、多数のシュートによって植物体を構築している樹木についてはあまり調べられてこなかった。特に、一年生以上の葉が樹冠全葉面積のかなりの部分を占める常緑樹に関してはほとんどわかっていない。そこで、葉の寿命が1〜2年程度である常緑広葉樹アラカシを用い、当年生シュートと一年生シュートそれぞれにおいて、相対光強度(Io)と葉面積あたりの窒素量(N)との関係を調べ、さらに飽和光下で測定した葉面積あたりのCO_2固定速度(A)を測定した。また、当年生シュートが産出される際に一年葉から回収される窒素の割合(窒素回収率、R)を求めた。その結果、当年葉では、IoとNとの間に有意な正の相関関係が得られたが、一年葉においては全く関連は得られなかった。これは産出した当年生シュート数が多い一年生シュートの葉ほど、Rが高い事と関連していた。当年葉、一年葉ともAとNの間には正の相関が得られたが、一年葉の窒素利用効率(=A/N)は当年葉の半分程度であった。以上から、草本植物で明らかになった光と窒素に関する物質生産のメカニズムは、常緑樹では必ずしもあてはまらない事が示唆された。