葉の光合成速度の低コスト・低労力・高速推定法を開発 農研機構2024年7月17日
農研機構は、ガス交換測定を行わず、複数のセンシング技術を組み合わせることで光合成速度を推定する手法を開発した。この手法の活用により、光合成データを利用した育種・栽培研究の高速化や生育予測の高精度化が期待される。
図：光合成速度推定の概要
植物は光合成によって、太陽からの光エネルギーを化学エネルギーに変換し、成長や体の維持に必要な物質を作り出すため、農業においても、光合成は作物生産と密接に関係している。作物がどの程度光合成をしているのか光合成速度を知ることで、作物の健康状態や生産性を把握できるが、日本では光合成速度の情報を農業に利用している例は極めて少ない。
その要因として、光合成速度の評価には多くのコスト・労力・時間を要するため、データ取得に限界があることが挙げられる。例えば、光合成の研究において最も良く利用される市販のガス交換測定装置は高精度なガス分析計と高度な環境制御機能を内蔵しており、現在日本では非常に高価トラクターの最上位機相当。重量も約10kgと重く、ほ場内を移動しながら測定するには労力を要する。また、ガス交換測定装置内の環境と光合成速度が
安定するまでに数分から数十分の時間を要するため、大量のデータ取得には不向き。
そこで農研機構は、光合成生化学モデルと複数のセンシング技術クロロフィル蛍光、分光反射率、葉温、環境要素の計測を組み合わせ、ガス交換測定を行わずに葉の光合成速度を低コスト・低労力・高速で推定する手法を開発した（図）。
同手法にかかるコストは、すべての測器を合わせてもガス交換測定装置の1/5～1/10程度。さらに、同手法に必要なセンサは軽量化が進んでおり、すべてのセンサを合わせて1kg程度にすることも可能と考えられる。また、同手法に用いられるセンシング技術はすべて数秒以内に計測が完了するためとても高速で、葉に非接触で測定可能。近年発展が著しいリモートセンシング技術との相性も良いと考えられる。
今後、同手法をもとに、実用的な装置の開発や、さらに簡易な手法を開発することで、光合成の情報を用いた育種・栽培研究の高速化や生育予測の高精度化が可能になる。
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