植物研究助成 30-02

クロロフィル蛍光計測による遠赤色光を含む自然条件下にある植物の光合成能と環境ストレス診断

代表研究者

東京大学　大学院理学系研究科 特任助教　河野　優

【 背景 】

植物の葉緑体で行われる光合成反応は、可視光領域によって駆動される。強すぎる光は光化学系IIを損傷させてしまうが、強すぎない光でも、その強さが急激かつ頻繁に変動する（変動光）と光化学系Iが阻害される。光合成系を損傷から守るためには、急激な光強度の変化に素早く追随して光合成を行わなければならない。申請者は、光合成に直接寄与しない700 ? 750 nmの遠赤色光が、変動光下で光化学系を保護し、さらに光合成を促進する効果があることを示してきた。このことは、遠赤色光が共存することによって変動光下での光合成が最適化される可能性を示唆している。

【 目的 】

本申請研究では、パルス変調クロロフィル蛍光法を用いた、野外の変動光環境下の植物の光合成測定を通して、「遠赤色光による野外植物の光合成の促進度合」を定量的に把握する。

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非破壊・非接触で光化学系の機能解析や診断を行うことのできるクロロフィル蛍光法を用いる。約1秒程度の強光を葉に当てた時のクロロフィル蛍光の誘導曲線を測定することで、植物の健康度を評価できる。遠赤色光の有無は長波長カットフィルターで再現する。植物研究園内の複数地点を観測場所に選び、各観測地点から植物種を3種選ぶ。観測対象の葉に各種フィルターを設置して、1日ないし2日間静置する（ストレス実験）。その後、クロロフィル蛍光誘導曲線を測って、遠赤色光の有無がストレス耐性に与える影響を調べる。観測地点の一日の光環境の変化を波長毎に細分して測り、周波数解析することで、植物の変動光環境と遠赤色光への感受性との相関を提示する。

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遠赤色光の存在はほとんど無視して行われてきたこれまでの光合成研究の知見では、野外植物の光合成応答を説明できない可能性がある。実験室レベルではすでに申請者によって、遠赤色光の光合成促進効果が確かめられているが、このことが自然光下でも確証が得られれば、光合成応答の真の理解が進む。また、植物工場や農学分野においても“光の扱い方”が変わることで異分野間での研究連携が生まれて、関連研究が加速度的に進むと考えられる。