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川満, 芳信 ; 吉原, 徹 ; 川元, 知行 ; 徳丸, 慶太郎 ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Yoshihara, Toru ; Kawamoto, Tomoyuki ; Tokumaru, Keitarou
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.7-19,  2003-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3591
概要: 慶佐次川流域において塩濃度勾配に沿って分布するオヒルギ,メヒルギ,ヤエヤマヒルギについて,葉身のガス交換,水ポテンシャル,イオン,窒素吸収特性を調査した.次に,塩処理をしたポット苗を用いて,光量子密度,葉温,外気のCO_2濃度を厳密に制御し ,光合成特性を明らかにした.結果の要約は以下のとおりである.(1)慶佐次川流域に分布する4種のマングローブは,自然条件下において能力最大の光合成を行っていることが確認された.塩濃度が高い下流域に分布するヤエヤマヒルギは葉身の水ポテンシャルが低く,水利用効率は高かった.(2)塩濃度が高い場所に生育するマングローブ樹種は,葉身の全窒素含量が高く耐塩性との関係が示唆された.オヒルギは,K^+/Na^+比が低く特異的な浸透圧調節をしていることが示唆された.(3)根圏への塩処理は,光合成速度よりも気孔伝導度に大きく影響を及ぼした.種間で比較するとメヒルギが最も大きく減少した.(4)オヒルギ,メヒルギの植物体全体を400mM NaCl水溶液に沈めても,処理に関係なく光合成速度に影響を及ぼさなかった.<br />The mangrove can be classified by the photosynthesis mode asC_3 photosynthesis plant. However, it is also possible to classify the mangrove plant asspecial plant typeorsea weed, since it can grow in such high salinity conditions, whereas C_3 plants could not survive due to the low osmotic potential (-2.4MPa). The photosynthetic rate in the mangrove does not decrease even in -3.0MPa of leaf water potential, which is lower than the sea water. The photosynthetic rate of the normal C_3 plant starts decreasing when leaf water potential decreases from -0.6MPa, and it becomes almost zero at -1.5MPa. Therefore, the mangrove protects the photosynthetic apparatus from destruction with its special function, even when water potential decreases remarkably. The mangrove filters seawater at the root system, allowing only fresh water to move to the above-ground plant, consequently protecting the photosynthetic apparatus in the leaf. In addition, the photosynthesis is not affected even when seedling plants always experiences flooding and the lower leaf of Avicennia marina, which are submerged every day. In this paper, we measured light and CO_2 response curves of photosynthesis, stomatal conductance, and transpiration rate of the Okinawan mangrove species under different salinity conditions. In addition, to clarify the effects of submerged treatment into the see water on the gas exchange rate, we measured the gas exchange rate and leaf water potential before and after submerged treatment. 続きを見る
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川満, 芳信 ; 吉原, 徹 ; 川元, 知行 ; 徳丸, 慶太郎 ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Yoshihara, Toru ; Kawamoto, Tomoyuki ; Tokumaru, Keitarou
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.21-33,  2003-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3592
概要: マングローブ樹種の中で塩分濃度の高い潮間帯地域に自生するマヤプシキを対象に,その著しく高い耐塩機構を解明するため,葉身のガス交換,水ポテンシャル,イオン・窒素吸収特性を調査した.次に,マヤプシキの幼齢木にNaCl処理を加え,光-光合成曲線と CO_2-光合成曲線を調べ,自然条件下の測定結果と比較しながらガス交換特性を種々検討した.1.マヤプシキの光合成速度は,他種と比較して著しく高く,20 μmol m^<-2>s^<-1>前後であった.また,光飽和点は,1500 μmol m^<-2>s^<-1>付近にあり,光合成最適温度は35℃付近にあった.2.マヤプシキのガス交換の日変化についてみると,光合成速度は,午前8時には最大値をとり,光強度が低下する午後6時まで一定に推移した.気孔伝導度及び蒸散速度は,正午に最大値を示し午後からは徐々に低下した.従って,1日の水利用効率は,午前と午後に高く蒸散速度の最大値を示す正午で低かった.葉内CO_2濃度は,日中ほぼ一定であり,CO_2固定系の活性が維持されていた.3.水ポテンシャルは,夜明け前の-0.8MPaから午後4時の-2.9MPaまで大きく低下しその後上昇した.しかし,水ポテンシャルの低下に伴う光合成の低下はみられず,葉のクロロブラスト内の浸透圧調節機構の充実度が高いことが予想された.4.マヤプシキの光合成速度をA/Ciカーブの初期勾配でみると,0mM及び400mM区よりも100mM区で高く,CO_2固定系が活性化されていることが認められた.しかし,CO_2濃度が350ppmの時の水利用効率は400mM区が最も高く,塩濃度が高い場合水を有効に利用していることが認められた.5.マヤプシキの根は,幼齢木の段階ですでに塩分排除機能を有しており,壮齢木,若齢木に比べて高い水ポテンシャル及び高い気孔伝導度及び蒸散速度を示した.マヤプシキ幼齢木の葉身には,壮齢木に比べ1.8倍のNa^+が含まれ,K^+は低く,K^+/Na^+比は低かった.マヤプシキの葉には浸透圧調節物質であるグリシンベタイン及びプロリンの蓄積は認められなかった.<br />The mangrove has a special salt filtration, thus salt tolerance mechanism. The photosynthate produced in the leaf is transferred to each organ and used for the salt tolerance process. In this report, we examined the gas exchange characteristics and Na^+ content of the leaf in Sonneratia alba, a high salt tolerance species. Sonneratia alba had the highest leaf photosynthetic rate as 20 μmol m^<-2>s^<-1>, Rhizophora stylosas=13 μmol m^<-2>s^<-1>, Bruguiera gymnorrhiza=8 μmol m^<-2>s^<-1>, Kandelia candel=15 μmol m^<-2>s^<-1>, Avicennia marina=13 μmol m^<-2>s^<-1>, Nypa fruticans=9.3 μmol m^<-2>s^<-1>, and Lumnitzera racemosa=9 μmol m^<-2>s^<-1>. Na^+ concentration in the leaf was higher in Avicenmia marina than other species due to the salt glands on the leaf. 続きを見る
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川満, 芳信 ; 重久, 利枝子 ; 福澤, 康典 ; 村山, 盛一 ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Shigehisa, Rieko ; Fukuzawa, Yasunori ; Murayama, Seiichi
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.1-14,  2002-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3616
概要: CAM植物であるパインアップルのCO_2収支量を増大させるためには明期の気孔を更に開孔させる必要があると考え,気孔開閉を制限している要因を検討した.1.暗期を短縮してCO_2固定を抑制してもリンゴ酸蓄積量は対照区とほぼ同じであった.暗期にお けるリンゴ蓄積量とPhase-3の長さ,明期におけるリンゴ酸の消失と気孔開孔(ガス交換の開始)には関係は無く,Phase-4において葉内CO_2濃度が低下しても気孔は開かなかった.2.暗期短縮やCO_2-free air処理はリンゴ酸蓄積量を減少させたが,Phase-4の気孔開孔は著しく阻害された.3.葉のリンゴ酸含量が増加すると水ポテンシャルおよび浸透ポテンシャルは低下した.4.暗期を短縮した長日条件にすると明期のCO_2吸収は増加し,総CO_2収支量は僅かに増加した.更に明期が長くなると,C_3回路よりもリンゴ酸を精製するC,ジカルボン酸回路が活発に働き,総CO_2収支量の増加は期待できなかった.<br />In crassulacean acid metabolism (CAM) plants, the CO_2 balance is dependent on the malic acid accumulated in the dark period. Due to the CAM pathways in pineapple, the light use efficiency is low. It is, therefore, necessary to open the stomata further during light period in order to increase the total CO_2 balance. The present paper described that the effects of dark period length and CO_2 free air at Phase 1, stopping the nocturnal CO_3 fixation, on the diurnal changes in gas exchange rate and leaf conductance in pineapple plants. Outlines of the result are as follows ; The malic acid accumulation was almost equal to the control, even if the dark period was shortened. There was no relation between the malic acid accumulation in the dark period and the Phase-3 length and elimination of malic acid and stomatal opening in the light period (e. g. the beginning of the gas exchange at late afternoon). That is to say, the stomatal opening did not occur at Phase 4 even if the low internal CO_2 concentration ocuurred. Dark period shortening and CO_2-free air treatment increased the stomatal conductance in dark period and decreased the malic acid accumulation, resulting the inhibition of stomatal opening at Phase 4. Leaf water potential and osmotic potential decreased when the malic acid content increased. The CO_2 uptake in light period incerased under the long day conditions, however, the totalCO_2 balance slightly increased. If the light period extended more, C_4 cycle which forms the malic acid becomes active in Phase 4 and the increased CO_2 balance could not be expected. 続きを見る
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川満, 芳信 ; 大城, 常明 ; 村山, 盛一 ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Oshiro, Tsuneaki ; Murayama, Seiichi
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.39-52,  2001-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3642
概要: CAM植物は, 炭素固定能力が低く, また, 1日のCO_2収支量は暗期に蓄積されるリンゴ酸含量に依存し, 太陽エネルギー利用効率は低い。本報では, パインアップルを明期に開孔させ光エネルギー利用効率を高めるため, 暗期の有無や温度変化を制 御して検討した。結果の概要は以下の通りである。1) 通常の日長条件下では, ガス交換速度は温度の変化に関係なく, 4つのPhaseを有する典型的なCAM型を示した。連続明期条件下に曝した場合, ガス交換速度および気孔伝導度は日変化を維持した。明期と暗期で温度変化を与えた場合, リンゴ酸含量は低下した。2) 暗期のある条件下での明期暗期温度差はガス交換速度の日変化やCO_2収支量に影響を与えた。また, リンゴ酸含量の蓄積や脱炭酸過程に温度は影響を与えた。3) 気孔伝導度とガス交換速度との関係をプロットしたところ, Phase 1とPhase 4でそれぞれ傾きの異なる回帰直線が得られた。回帰直線の傾きはCO_2固定酵素の違いを反映し, 連続明期下におけるCO_2固定酵素の特定が可能であった。以上より, 気孔は暗期の存在, 温度変化によって影響を受け, また, リンゴ酸の増減によってコントロールされていると考えられ, 明期に気孔を開かせる条件として明期暗期の温度差が無くリンゴ酸の蓄積を抑制する方法で達成できると予想される。<br />In CAM plants, CO_2 balance is dependent on malic acid content accumulated in the dark period, consequently the light use efficiency is low. In this paper, in order to increase the light use efficiency in pineapple plants, the diurnal changes in gas exchange parameters were examined under such conditions without dark period and of controlling temperature change. Outlines of the result are as follows; Under the control conditions, the diurnal courses in gas exchange rate showed CAM type with four phases regardless of the change of temperature. Under the continued light period, gas exchange rate and stomatal conductance showed daily variation when temperature change was given in the transient from light to dark period. In addition, the malic acid content was decreased when the temperature changed. Light and dark period temperature gradient under the normal conditions with the dark period affected the diurnal changes in gas exchange rate and CO_2 balance. Moreover, it was recognized that the temperature shift affected storage and decarboxylation process of the malic acid content. The slope of the regression line between stomatal conductance and gas exchange rate at Phase-1 and Phase-4 was significantly different, suggesting the difference in the CO_2 fixing enzymes. Base on the hypothesis, the enzyme under the continued light period could be speculated. From the present study, stomata is affected by the existence of dark period and temperature change, and it seems to be controlled by the increase and decrease of malic acid content. 続きを見る
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比屋根, 真一 ; 川満, 芳信 ; 村山, 盛一 ; Hiyane, Shinichi ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Murayama, Seiichi
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.1-7,  1998-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3678
概要: Saccharum officinarumのBadilaと栽培品種であるS.spp.のNiF8を用いて, 葉面飽差の違いがサトウキビの光合成特性に及ぼす影響について検討した。葉面飽差の上昇に対し, 両種共に光合成速度の低下は認められず, 蒸 散速度は両種共に直線的に上昇した。気孔伝導度においては葉面飽差の上昇に伴いNiF8では直線的に, Badilaでは25mb付近まで直線的に低下し, その後, 定常値に達した。葉内CO_2濃度は, 葉面飽差の上昇にともない直線的に低下し, 両種間に差はなかった。次に, 葉面飽差が葉内要因に与える影響を検討するため, 異なる葉面飽差下でCi-光合成曲線とその初期勾配である炭素固定効率, および光-光合成曲線の初期勾配である光利用効率を求め検討した。その結果, 高葉面飽差下で炭素固定効率, 光利用効率は低下した。しかし, これらは統計的に有意な差とは言えなかった。葉面飽差が葉の水ポテンシャル, 浸透ポテンシャル及び圧ポテンシャルに与える影響を検討したところ, 葉面飽差が大きく変化したにも関わらず, 各ポテンシャルは変化せず, その値はそれぞれ-0.23,-0.87,0.64MPaであった。<br />This paper described that the effects of leaf-to-air vapor pressure difference (VPD) on photosynthesis, transpiration, leaf conductance and leaf water potential in Saccharum species (S. ssp. cv. NiF8 and S. officinarum cv. Badila), C_4 plants have been well-known a having strong resistance to VPD as compared with C_3 plants. In addition, we determined the carboxylation efficiency, obtained from the initial slope of the A/Ci curve, and apparent quantum yield, acquired from the initial slope of photosynthetic light response curve at different VPD conditions. The results indicated that there were no changes in photosynthesis and leaf water potential in sugarcane used with increasing VPDs. Transpiration rate was increased linearly with increasing VPD. Leaf conductance and internal CO_2 concentration were decreased with increasing VPD. The carboxylation efficiency and apparent quantum yield were decreased at high VPD, suggesting that photosynthetic activities were damaged at the high evaporation demands. However, there was no statistic significance between VPD treatments. Leaf water potential, osmotic potential and pressure potential were not altered at different VPD. It was suggested that the decreases in leaf conductance at high VPD were attributed to the direct responses of stomata to VPD. 続きを見る
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川満, 芳信 ; 北原, 良太 ; 野瀬, 昭博 ; Kawamitsu, Yoshinobu ; Kitahara, Ryota ; Nose, Akihiro
出版情報: 琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus.  pp.9-22,  1995-12-01.  琉球大学農学部
URL: http://hdl.handle.net/20.500.12000/3741
概要: 高濃度の根系NaCl条件下で生育する3種ヒルギを用いて, 徐々にNaCl濃度を上げた場合と, 急激上げた場合の処理を行い, そのときの葉のガス交換と水ポテンシャルを測定しNaCl耐性の違いを検討した。得られた結果の要約は以下の通りである。1 ) 徐々にNaCl濃度を上げたときの3樹種の光合成速度及び気孔伝導度は, それぞれ異なったNaCl濃度において低下した(図1,2)。また, 光合成速度と気孔伝導度との間には高い正の相関関係が認められ(図3), 気孔による支配が大きいことが明らかとなった。処理後11週目の光-光合成曲線は, NaCl濃度の変化に伴い3樹種とも異なる反応を示した(図5,6)。2) 急激にNaCl処理を行ったときの光合成速度及び気孔伝導度と葉の水ポテンシャルとの関係から(図7,8,10), メヒルギ及びオヒルギでは光合成速度の急速な低下がみられたが, ヤエヤマヒルギは葉の水ポテンシャルが-3.0MPaに至るまで低下しなかった(図7)。光合成速度と気孔伝導度との間には, 徐々に処理した場合と同様に高い正の相関関係が認められた(図9)。3) 3種ヒルギの葉の水ポテンシャルと水利用効率との関係を検討したところ, ヤエヤマヒルギは水ポテンシャルの低下にともなって水利用効率が上昇した(図11)。4) 調査した3種のヒルギの気孔密度は100個・(mm)^<-2>で, CAM植物に近い特性を有し, 気孔は葉の裏面に分布していた(表2)。以上より, ヤエヤマヒルギは大きい気孔を少なく有し, 高濃度のNaClに耐えることのできる細胞オルガネラを持つことが, 高NaCl条件下での生育を可能にしていると考えられる。<br />To make clarify the responses of photosynthesis and leaf conductance to NaCl concentration in Okinawan mangroves, we measured the leaf gas exchange and leaf water potential under slow and acute stress conditions. Materials used were Mehirugi (Kandelia candel), Ohirugi (Bruguiera gymnorrhiza), and Yaeyamahirugi (Rhyizophora stylosa). The results obtained are summarized as follows; Photosynthesis and leaf conductance in three mangroves were decreased with increases in NaCl concentration. However, the decreasing rate with time was different in species. Yaeyamahirugi exhibited slight changes in photosynthesis, in other words, maintained the high photosynthetic rate even under severe stress conditions. Photosynthesis in Mehirugi was decreased pronouncedly as compared with other species. Ohirugi had a intermediate responsiveness to NaCl concentration. When leaf water potential was decreased by increasing NaCl concentration in root medium, photosynthesis in Mehirugi and Ohirugi was decreased. On the other hand, photosynthesis of Yaeyamahirugi was not changed with lowing leaf water potential. In addition, the water use efficiency in Yaeyamahirugi was uniquely increased with decreasing leaf water potential. 続きを見る