葉の枯死タイミングの決定メカニズムに関する研究

叶片枯萎时间决定机制研究

基本信息

批准号：
07J09565
负责人：
及川真平
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究により、土壌中の窒素が光合成を律速する場合とそうでない場合とで、葉が枯れるタイミングとメカニズムが異なることを明らかにした。窒素が律速する場合、葉はまだ光合成できる能力を有したまま枯死したが、葉の枯死に伴う新葉への窒素の転流により個体の光合成は最大化された。一方、窒素が十分にある場合、葉は自身の光合成がゼロになったときに枯死し、個体の光合成を最大化しなかった。なぜ個体の光合成は最大化されなかったのか。窒素のシンク力が強くなければ、加齢した葉から窒素を転流することができず、個体の光合成を最大化する最適なタイミングで葉を枯らすことができない、という仮説をたてた。シンク力を変える操作として、高濃度の二酸化炭素(CO2)とオゾン(O3)の付加を行った。一般にCO2の付加は新葉の生産を促し、O3は葉の生産を抑制する。以下の仮説を検証した。(1)高CO2下ではシンク力が強く、窒素が十分にあっても葉は最適なタイミングで枯れる。(2)高O3下では、シンク力が小さく、葉は最適なタイミングよりも遅れて枯死する。材料は、根粒を形成し、窒素に律速されにくいダイズを用いた。野外開放型ガス付加装置でダイズを生育させた。発芽時から種子成熟期にかけて、ダイズを高濃度CO2とO3に暴露した。毎月、群落内の光環境と葉の光合成特性を測定した。群落光合成モデルを用いて、様々な齢の葉の炭素収支を推定した。群落内の光環境と葉の光合成特性の測定を行い、様々な齢の葉の1日あたりの炭素収支を推定した。いずれの処理区においても、枯死直前の葉の炭素収支はゼロあるいはマイナスの値を示した。また、処理間に有意な差は見られなかった。これは、「葉は生理的能力を有したまま枯れる」という最近の報告とも、「シンク力の違いによって葉の枯死時の炭素収支が異なる」という本研究の仮説とも異なる結果である。この結果は、葉の枯死タイミングの決定機構は当初考えていたよりも複雑であり、このような研究をさらに多くの植生タイプや種、環境条件下で行う必要があることを示している。

先前的研究表明，叶子的时间和机制在土壤中的氮和未控制光合作用的何时之间存在不同。当氮是限制的氮时，叶子仍然死于光合作用的能力，但是由于叶子去世后，氮的换向新叶子，因此个人的光合作用是最大化的。另一方面，当有足够的氮时，叶子在自己的光合作用达到零时就会死亡，并且没有最大化个体的光合作用。为什么个人的光合作用没有最大化？我们假设，如果氮下沉力不强，则不能从老年叶子转移氮，并且在最佳时机下不能杀死叶子以最大程度地发挥单个光合作用。为了改变下水道力，加入了高浓度的二氧化碳（CO2）和臭氧（O3）。通常，添加二氧化碳会促进新的叶子产生，而O3抑制了叶片的产生。测试了以下假设：（1）在高二氧化碳下的下沉功率很强，即使有足够的氮，叶子也会在最佳时机上死亡。（2）在高O3下，下沉力很小，叶子比最佳时机静止。该材料是大豆，形成结节，未用氮限制。大豆是使用露天加油设备种植的。从发芽时期到种子成熟时期，大豆暴露于高浓度的二氧化碳和O3。每个月都测量光环境和叶子的光生特性。使用社区光合作用模型估算了各个年龄叶的碳平衡。测量了社区内光环境和叶子的光合作用特性，并估计了各个年龄的叶子的每日碳平衡。在所有治疗区域中，死亡前的叶子平衡为零或阴性。此外，治疗之间没有发现显着差异。这与最近的报道不同，即“叶子枯萎的同时仍具有生理能力”或本研究中的假设，即“由于下沉力的差异而导致叶子时的碳平衡死亡”。结果表明，确定叶片死亡时间的机制比最初想象的要复杂，并且在更多的植被类型，物种和环境条件下应进行此类研究。