高ＣＯ₂濃度によるイネ葉身の光合成増加は高水温条件で抑制される －開放系大気ＣＯ₂増加と水地温上昇処理の実験から－

• 担当機関: （独）農業環境技術研究所
• 研究担当者: 長谷川利拡; 安立美奈子; 酒井英光; 常田岳志; 深山 浩; 中村浩史; 松波寿典; 鮫島良次; 岡田益己
• 発行年度: 2013
• 要約: 約50年後に想定される高CO₂（現在+200ppm）条件で水温を2℃上昇させた実験から、温暖化条件では、イネの窒素吸収は盛んになりますが、生育後半になると葉身窒素が低下し、高CO₂濃度による光合成の促進程度が低下することが分かりました。
• 背景・ねらい: 大気CO₂濃度を高めると、イネの光合成は促進されますが、高CO₂濃度条件で生育した植物は、生育後半に光合成の促進程度が低下することが知られています。しかし、光合成の応答低下が、温度条件によってどのように影響されるかについては十分に理解されておらず、温暖化の影響評価における不確実要因となっていました。そこで、世界で初めて開放系大気CO₂増加（FACE）実験と水温上昇処理を組み合わせて、高CO₂濃度による光合成の促進が、温度条件によってどのように変化するかを調査しました。
• 成果の内容・特徴: 50年後に想定される大気CO₂濃度（約580 ppm）と温度条件（水温を2℃上昇）^注１）を屋外水田で実現し、イネ品種「あきたこまち」の葉身光合成速度を3生育時期に測定しました（図１）。高CO₂濃度（FACE）処理は、いずれの生育時期にも光合成速度を増加させましたが、加温処理は登熟中期の光合成速度を低下させました。その結果、登熟中期におけるFACE・加温処理区の光合成速度は、対照（現在の）CO₂・無加温区に比べて4％高いだけにとどまりました。測定部位のCO₂濃度条件を同一にして登熟中期の光合成速度を比較すると、FACE・加温条件で生育したイネは、対照CO₂・無加温区で生育したイネに比べて23％低い値を示しました（図２a）。これには、加温とFACE処理によって葉身窒素や光合成活動で最も重要な酵素、Rubisco^注２）含有量が低下したことが関連していました（図２b）。加温区では作物全体の窒素吸収は高まりましたが（図２c）、登熟中期の葉身の窒素の分配割合は、FACE・加温区で低下した（図２d）ことから、FACE・加温条件は、生育後期に葉身窒素を低下させ、光合成能力を低下させることが分かりました。将来の気候変化に対するイネの生育・収量応答を予測する上で有用な知見です。; 注１）水温は水稲栽培に重要な温度条件で、温暖化に伴って上昇することが予測される。; 注２）光合成におけるCO₂固定反応を触媒する酵素。
• 成果の活用面・留意点: 本研究は農林水産省プロジェクト「農林水産分野における地球温暖化対策のための緩和および適応技術の開発」および文部科学省科学研究費. 22114515」による成果です。
• 研究内容: http://www.niaes.affrc.go.jp/sinfo/result/result30/result30_20.html
• カテゴリ: 温暖化対策 水田 品種