Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

多種共存系 / 植物群落 / 生産構造 / 競争 / 光合成系タンパク質 / 群落光合成 / モデル / 窒素利用効率 / 各種共存系 / 光合成 / 窒素 / 光 / クロロフィル / 葉緑体タンパク質

多様な植物から構成される植物群集の成立の機構を生理生態学的手法を用いて明らかにすることを目的に以下の研究を行った.(1)宮城県川渡ススキ草原において群落構造,光分布の調査を毎月行った.各種の地上部重量あたりの受光量として求めた光獲得効率は,生育初期の5月はオカトラノオなどの下層種が大きく,後期の9月は上層種であるススキが大きかった.下層種は生育期初期の良好な光条件を利用することにより共存を可能にしていることが示唆された.(2) C4植物であるイヌビエとC3植物であるイネを混植し,種間競争を物質生産の観点から定量的に記載することを試みた.イヌビエは遅く発芽してもイネの生産を大きく上まわり,イネの存在がイヌビエの光合成量に与える負の影響は数%にすぎなかったが,イヌビエが与える影響は数10%に達した.(3)群落内の個体の光合成量を求めるためのモデルを開発し,オオオナモミ純群落内の個体のサイズ不均一性が時間とともに拡大する要因を解析した.その結果,上に挙げた光獲得効率や,受光量あたりの光合成量として求めた光利用効率が上層種で高いことが大きな要因であることがわかった.(4)光合成系タンパク質分配が光合成量に与える影響をモデルにより理論的に評価した.光条件によって最適な分配が異なり,分配を変えることにより光合成効率が数10%も高められることを示唆した.モデルで予測された傾向は現実の傾向と一致した.(5)陽生植物シロザと陰生植物クワズイモを様々な光条件で生育させ,光合成系タンパク分配を比較した.
(4)で作ったモデルを用いて評価した結果,両種とも広い範囲の光条件で最適に近いタンパク質分配を実現していることが明らかになった.

植物群落 / 生産構造 / 個葉光合成 / 光環境 / 窒素分配 / 窒素利用効率 / 葉緑体タンパク質 / クロロフィル / 群落光合成 / 最適モデル

多様な種から構成される植物群集の成立の機構を生理生態学的手法をもちいて明らかにすることを目的に次の研究を行った。(1)川渡ススキ草原において平成5年5月-8月、毎月ススキ群落構造・光分布・乾物とNの分布の調査を行い、季節的な群落構造の発達過程を解析した。吸光係数は0.47-0.77であった。同時にC4植物ススキの個葉光合成を測定し、N濃度との高い相関を得た。ススキ群落には、上層のススキのほか、中層にワラビ、ヤマハギ、サルトリイバラ、オカトラノオ、トダシバ、下層にシラヤマギク、ニガナ、ミツバツチグリ、スゲ、トリアシショウマ、アキノキリンソウ、オトギリソウの計13種が生育していた。各種の葉面積と光吸収量、葉窒素量の間には高い相関があった。群落上層を占める種ほど、大きい葉面積をもち、葉面積あたりの窒素濃度が大きい傾向にあったが、葉重量あたりの窒素濃度にはその傾向は見られなかった。群落下層の種は大きいSLAをもち、高い受光効率をもっていることが示唆された。(2)葉緑体の光合成系を形成する各タンパク質について、その増加が光合成の最大活性および初期勾配の増加にどのように寄与するのかを検討し、それをもとに葉の光-光合成曲線および葉の日光合成に及ぼす葉窒素濃度と葉緑体内の各タンパク質への分配の影響を考察した。(3)つる植物を水平にして栽培する実験系をもちいて、葉の窒素濃度・分配および光合成活性に及ぼす光と老化の影響を分離して検討した。老化と被陰はともに葉窒素濃度の減少をもたらすこと、しかし一定の光環境条件下の老化においては、葉の全窒素あたりのクロロフィル量はほゞ一定であるが、葉を被陰した場合には、その比が増加するという順化の傾向が認められるなど、両者は明らかに異なるプロセスであることを明らかにした。

【研究分担者】
彦坂幸毅	東北大学	大学院・理学研究科	助手	(Kakenデータベース)
寺島一郎	筑波大学	生物科学系	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
寺島一郎	東京大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)