大気CO2増加に対する水稲成長応答の品種間差異のメカニズムの解明

阐明水稻生长对大气二氧化碳浓度增加反应的品种间差异机制

基本信息

批准号：
09F09515
负责人：
長谷川利拡
金额：
$ 1.34万
依托单位：
National Institute for Agro-Environmental Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09515/
关键词：
気候変動イネ大気CO_2濃度光合成応答低下遺伝的変異 FACE 温暖化

项目摘要

大気CO_2濃度の上昇は光合成を促進し作物収量にプラスの影響を与えるが、これまで品種によっては高CO_2による増収効果が異なることがわかりつつある。それらの品種の応答低下の程度を、他の品種と比較するとともに、その違いをもたらす生理的・生化学的機構を明らかにできれば、CO_2施肥効果の向上に役立つものと考えられる。そこで、本研究では、日中開放系大気CO_2増加(FACE)実験でCO_2応答が特徴的であった品種を供試して、同一の実験プラットフォームで比較実験を行なう。さらに、応答低下の程度を解析することによって、品種間差異のメカニズムの解明を試みる。本年度は、茨城県つくばみらい市に開設したFACE実験施設にて、開放系水田条件で高CO_2濃度処理(外気+200ppm)を行い、品種の生理、収量応答を比較した。供試品種はShanyou63(SY)、86you 8 hao (86)、コシヒカリ(KH)である。これまでの報告と同様に、FACE処理は籾収量を増加させたが、SYの増収率は40%以上と他の2品種と比べて大きかった。光合成速度は、生育前半にはいずれの品種もFACE処理によって増加したが、生育後半にはKH、86では高CO_2に対する応答が低下したのに対し、SYでは30%以上の促進が維持された。葉身の窒素濃度は、KH、SYで生育後半にFACE処理によって明らかに低下したが、SYでは処理の影響は認められなかった。以上から、籾収量のCO_2増加、水温上昇に対する品種間差異とガス交換との間には関連性が認められ、光合成の応答低下の小さい品種が高CO_2による増収率が高かった。また、光合成の高CO_2に対する応答の低下には、葉身窒素のCO_2応答の品種間差異が関連する可能性が示唆された。

大气CO_2浓度的增加促进光合作用，对作物产量产生积极影响，但越来越明显的是，高CO_2的增产效果因品种而异。如果我们能够将这些品种与其他品种的反应降低程度进行比较，并阐明造成差异的生理生化机制，对于提高CO_2施肥的有效性将是有益的。因此，在本研究中，我们将在同一实验平台上使用在日间露天CO_2增加（FACE）实验中具有特征CO_2响应的品种进行对比实验。此外，通过分析反应下降的程度，我们将尝试阐明品种之间差异背后的机制。今年，我们在茨城县筑波未来市设立的FACE实验设施中，在露天稻田条件下进行了高CO_2浓度处理（室外空气+200 ppm），并比较了品种的生理和产量反应。供试品种为汕优63（SY）、86优8号（86）、越光（KH）。正如之前的报道，FACE处理提高了水稻产量，但SY的增产率超过了40%，高于其他两个品种。 FACE处理使各品种的光合速率在前半期均有所提高，但在后半期，KH和86对高CO_2的响应减弱，而SY则保持30%以上的加速。 FACE处理在KH和SY的生长后半期明显降低了叶片中的氮浓度，但在SY中没有观察到处理的影响。由上可知，水稻CO_2增产与品种间对水温升高的响应差异以及气体交换之间存在一定的关系，光合响应降低较小的品种增产率较高，因为至高CO_2。此外，推测光合作用对高CO_2响应的降低可能与品种间叶片氮素对CO_2响应的差异有关。