CO2環境と栄養状態の相互作用がもたらす植物水分経済の新機軸

CO2环境与营养状况相互作用带来的植物水经济新创新

基本信息

批准号：
21H02328
负责人：
矢野勝也
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに得られたデータを用いて、異なるCO2環境下で窒素・リン・カリウム栄養状態を変動させた場合のジャガイモの水分経済（バイオマス＝水消費量×水利用効率）に関するたメタ解析を行った。その結果、窒素・リン・カリウムの栄養状態を変動させた場合であっても、水利用効率と負の相関を有するΔ13C値（13C同位体分別効果）は概ね保持されることを確認できた。ただし、CO2濃度の上昇は両者の関係の傾きを変化させないものの、切片を変化させることが明らかとなった。この切片の変化は、CO2が水に溶解する際または水中での移動速度に関する同位体分別、あるいは呼吸・光呼吸の際に同位体分別が起きた可能性を示唆する。ここで得られた結果は、Δ13C値から水利用効率を推定することが窒素・リン・カリウム栄養状態を変動させた場合、同一CO2環境内で比較する限り有効であること、ただし異なるCO2環境下での比較では補正を要することを示唆する。土壌水分を８段階、CO2濃度を３段階設けて、イネ６系統の水分経済（バイオマス＝水消費量×水利用効率）を検証した。その結果、CO2濃度の上昇は昼間の蒸散を抑制しても夜間の蒸散にはほとんど抑制しないこと、その結果水消費量に対する夜間蒸散の寄与が大きくなることを実証できた。さらに、夜間蒸散の寄与率は系統間で大きく異なり、夜間蒸散を抑制するための遺伝的制御の可能性が示唆された。前年度までの結果で、高CO2環境が植物の老化を促進する可能性が示唆された。そこで、供与する窒素形態に応じて高CO2環境が誘起する老化速度が異なるかどうかを検証した。その結果、硝酸を供与した場合と比較して、尿素を供与したジャガイモでは老化が抑制されることを見出した。

利用目前获得的数据，我们对不同CO2环境下氮、磷、钾营养状况不同时马铃薯的水经济性（生物量=耗水量×水利用效率）进行了荟萃分析。结果确认，即使氮、磷、钾的营养状况发生变化，与水分利用效率呈负相关的Δ13C值（13C同位素分馏效应）也通常得以维持。然而，很明显，二氧化碳浓度的增加并没有改变两者之间关系的斜率，但确实改变了截距。该截距的变化表明，同位素分馏可能发生在二氧化碳溶解于水中、其在水中的移动速率或呼吸/光呼吸过程中。这里获得的结果表明，当氮、磷和钾营养状况变化时，只要在相同的 CO2 环境下进行比较，根据 Δ13C 值估算水分利用效率是有效的；这表明需要进行修正。我们建立了八个土壤湿度水平和三个二氧化碳浓度水平来验证六个水稻品系的水分经济性（生物量=水消耗量x水利用效率）。结果，我们能够证明，虽然二氧化碳浓度的增加会抑制白天的蒸腾作用，但几乎不会抑制夜间蒸腾作用，因此夜间蒸腾作用对水消耗的贡献会增加。此外，不同菌株之间夜间蒸腾的贡献率差异很大，表明基因控制抑制夜间蒸腾的可能性。去年的结果表明，高二氧化碳环境可能会加速植物衰老。因此，我们研究了高二氧化碳环境引起的老化率是否因所提供的氮的形式而不同。结果，他们发现与用硝酸处理的马铃薯相比，用尿素处理的马铃薯的衰老受到抑制。