共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 北方泥炭地におけるミズゴケ個体群の一次生産速度計測法の改良
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 北九州市立大学
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 原口　昭

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

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 原登志彦 北大低温研

研究目的 　寒冷域の泥炭地群集の主要な構成植物であるミズゴケ類は、泥炭を形成することで大気中の炭素を長期にわたり土壌中に蓄積するため、全球の炭素循環において重要な機能を果たしている。寒冷圏の生態系は環境変動の影響を受けやすいため、気候変動に対する生物群集の応答を評価し、今後の変化を予測する上で、ミズゴケ群集の一次生産速度の環境応答を正確に評価することは重要である。これまでの共同研究において、ミズゴケ植物の個体および個体群レベルでの光合成活性を評価する方法について継続的にデータを得てきたが、本年度は、複数の光合成計測手法を用いて得られた光合成曲線の比較とモデル化の検討を行った。
　　
研究内容・成果 　ミズゴケ植物の個体単位の光合成計測に関しては、個葉計測用のチャンバーを接続した光合成解析システムによる気相中での二酸化炭素収支を計測する方法、および溶存酸素電極による液相中での酸素収支を計測する方法、により計測した光合成曲線を比較した。二酸化炭素収支による計測では強光下での水分損失による光合成速度の低下が認められ、光合成速度の光応答についての近似曲線が得られなかった。一方、酸素収支による計測では、水中で撹拌しつつ光照射を行い、セル内の溶存酸素濃度の変化から光合成曲線を求めたが、この計測では計測値は比較的安定しており、2型の近似曲線が得られた。一つは維管束植物の個葉の計測で一般に得られる直角双曲線もしくは二次多項式で近似されるもので、光補償点および光飽和点がそれぞれPPFD=50-100µmol m-2 s-1および300-500µmol m-2 s-1に認められた（種差は大きい）。他方はPPFD=150-200µmol m-2 s-1に明瞭なピークを示す型であるが、これは、直角双曲線もしくは二次多項式に放物線を加えた近似式での近似を検討している。しかしながら、放物線近似式の生理学的意味は明瞭ではないため、このような光応答に関する生理学的な検討が必要である。なお、本計測法においては、Cuspidata節などの沈水性の種の場合はこの方法で本来の生育環境における光合成活性を評価できるものの、陸生のミズゴケ類、特にAcutifolia節の種については本来の生育環境とは大きく異なる水中での計測となるため、光合成活性を正確に評価できるかどうかは問題であり、今後さらなるデータの蓄積が必要である。
　個体群単位での計測については、全植物体計測用チャンバーを接続した植物光合成解析システムを用いた方法、および密閉チャンバーに空気を循環させて二酸化炭素の濃度変化を計測する方法を比較した。全植物体計測用チャンバーは、ポットに入れた基質の上で発芽させた幼植物の基部を樹脂などで密封した上で、幼植物を含む空間をチャンバーとして光合成計測を行うものであるが、このポットをあらかじめ植栽するミズゴケ個体の長さに応じて底上げした構造に改造し、ここに供試植物を植栽した試料を用いて計測した。個葉チャンバー同様に植物体の水分損失による水蒸気分圧の増加が認められ、安定な計測値は得られなかった。一方、密閉チャンバーを用いた計測では常時水蒸気飽和での計測が可能で、安定な計測値か得られた。この方法で得られた光合成曲線は、維管束植物の群落光合成理論に従う光合成曲線となり、PPFD=1000µmol m-2 s-1程度においても飽和しない型の近似曲線が得られた。光補償点は光合成部分と非光合成部分の比率により大きく変動し、純光合成速度が常に負となる場合もあった。本計測方法は安定な計測値を与えるものの、閉鎖系での計測であり、二酸化炭素濃度が大きく変化しない程度の個体数で計測する必要がある。
　　
成果となる論文・学会発表等 研究の成果の一部を以下の論文として執筆中である。

1. Genetic basis of niche differentiation in the common peatmoss Sphagnum magellanicum complex (Yousefi N et al.)

2. Environmental drivers of Sphagnum production across the Holarctic region (Bengtsson F et al.)