共同研究報告書
| 研究区分 | 一般研究 |
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研究課題 |
落葉樹林の林床の常緑草本の葉における低温ストレスへの光合成系の保護機構の解明 |
| 新規・継続の別 | 継続（H30年度から） |
| 研究代表者／所属 | 東京薬科大・生命科学 |
| 研究代表者／職名 | 教授 |
| 研究代表者／氏名 | 野口航 |
| 研究分担者／氏名／所属／職名 | |||
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氏 名
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所 属
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職 名
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1 |
田中 亮一 | 北大低温研 | 教授 |
| 研究目的 | 落葉樹林の林床では夏は高温だが弱光、冬は強光だが低温という環境である。常緑草本種のタマノカンアオイやオウレンは1年の季節変化に応じて光合成系を維持している。強光ストレスから光合成系を保護する機構は調べられてきたが、冬の低温・強光下の常緑草本種の葉の光合成系の保護機構は不明であった。田中博士との共同研究から、タマノカンアオイの光合成色素系はモデル植物とは異なった組成や季節変化を示すことが明らかになりつつある。そこで本年度は継続研究課題として、タマノカンアオイおよび同じようなフェノロジーを示すオウレンの葉の光合成電子伝達系や光合成系色素の季節変化を調べることを目的とした。 |
| 研究内容・成果 | 申請者が所属する大学構内のスギ・落葉樹混交林の林床に自生する常緑草本種のオウレンを用いた。オウレンには葉の形状からいくつかの変種に分けられている。本研究では、薬用植物として主に用いられてきたセリバオウレンとともにキクバオウレンを用いた。鉢に移植し、2019年2月からスギ・落葉樹混交林の林床において、光環境の異なる2箇所（sun条件とshade条件）に置いた。2019年度と2020年度に、クロロフィル蛍光法やP700の吸収測定法で定期的にオウレンの葉の光合成電子伝達系のパラメータを測定し、葉をサンプリングした。サンプリングした葉を用いて、2020年9月に田中亮一博士の研究室のHPLCシステムを利用して、光合成色素のクロロフィルとカロテノイドの測定を行なった。 2019年度はどちらの変種でも夏から冬に光合成電子伝達速度が低下したが、2020年度には秋に一過的に光化学系Iと光化学系IIの電子伝達速度が増加した。一過的に上昇したときにはキクバオウレンの方がセリバオウレンよりも高い速度であった。どちらの変種でも秋から冬に過剰なエネルギー散逸を示すパラメータであるNPQが増加し、キクバオウレンの方が高い値であった。葉の窒素量やクロロフィル量はキクバオウレンの方が高かった。色素分析の結果、オウレンの葉では、光捕集に機能するα-カロテンが弱光条件の夏に蓄積し、冬に低下していた。一方、光保護に機能するルテインやβ-カロテンは夏から冬に増加した。ルテインやβ-カロテンの増加はshade条件よりもsun条件の方が顕著であった。これらのカロテノイドは冬に増加することで、冬の低温下での過剰な光エネルギーを散逸し、葉の保護に機能していると考えられる。 |
| 成果となる論文・学会発表等 | 和田尚樹， 近藤壱星， 中田大暁， 岸本純子， 田中亮一， 野口 航「常緑草本種タマノカンアオイの葉の光合成系の季節変化の解析」日本植物学会第84回大会 2020/9/19-21（オンライン開催） |