JPH09113507A - 植物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置 - Google Patents
植物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の植物の呼吸と光合成の測定方法におい
ては、呼吸時と光合成時を各々別々に測定していたた
め、多くの時間と労力を必要とした。また、放射性のＣ
Ｏ2を用いる方法では危険性が存在していた。 【解決手段】 本発明による植物の呼吸と光合成の分別
同時測定方法およびその装置は、チャンバー(1)のガス
入口(4)及びガス出口(5)からのガスを採取し、安定同位
体元素13Ｃと18Ｏ2でラベルすることによりＣＯ2とＯ2
の濃度及び分圧変化を同時測定する方法である。
ては、呼吸時と光合成時を各々別々に測定していたた
め、多くの時間と労力を必要とした。また、放射性のＣ
Ｏ2を用いる方法では危険性が存在していた。 【解決手段】 本発明による植物の呼吸と光合成の分別
同時測定方法およびその装置は、チャンバー(1)のガス
入口(4)及びガス出口(5)からのガスを採取し、安定同位
体元素13Ｃと18Ｏ2でラベルすることによりＣＯ2とＯ2
の濃度及び分圧変化を同時測定する方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物の呼吸と光合
成の分別し同時測定する方法およびその装置に関し、特
に、呼吸と光合成に関するガスの変化を同時に分別測定
するための新規な改良に関するものである。
成の分別し同時測定する方法およびその装置に関し、特
に、呼吸と光合成に関するガスの変化を同時に分別測定
するための新規な改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられている植物の呼吸と光合成
の測定方法および装置としては、例えば、図２に示す構
成が採用されている。すなわち、図２において符号１で
示されるものは被測定物である植物１Ａを内包するチャ
ンバーであり、このチャンバー１は、被測定植物に給
水、給肥する水槽３ａを留置する水槽室３と、ガスが充
満するガス室２とを有し、前記水槽室３と前記ガス室２
は、仕切り板５０で２室に仕切られている。前記チャン
バー１は、前記ガス室２内にガスを流入するためのガス
入口４と、前記ガス室２よりガスが流出するためのガス
出口５が設けらている。前記ガス出口５には、ガス流出
を強制的に行うためのファン５１と、ガス流量測定用の
フローメータ５２とが直結されている。前記フローメー
タ５２のガス流出部５２ａには、前記植物の呼吸や光合
成状態の測定のための検出器２０が接続されている。前
記チャンバー１の上部には、前記植物１Ａに光を照射す
るためのランプ１５が設けられている。
の測定方法および装置としては、例えば、図２に示す構
成が採用されている。すなわち、図２において符号１で
示されるものは被測定物である植物１Ａを内包するチャ
ンバーであり、このチャンバー１は、被測定植物に給
水、給肥する水槽３ａを留置する水槽室３と、ガスが充
満するガス室２とを有し、前記水槽室３と前記ガス室２
は、仕切り板５０で２室に仕切られている。前記チャン
バー１は、前記ガス室２内にガスを流入するためのガス
入口４と、前記ガス室２よりガスが流出するためのガス
出口５が設けらている。前記ガス出口５には、ガス流出
を強制的に行うためのファン５１と、ガス流量測定用の
フローメータ５２とが直結されている。前記フローメー
タ５２のガス流出部５２ａには、前記植物の呼吸や光合
成状態の測定のための検出器２０が接続されている。前
記チャンバー１の上部には、前記植物１Ａに光を照射す
るためのランプ１５が設けられている。
【０００３】次に、呼吸および光合成の測定法について
説明する。前記植物１Ａの呼吸量の測定は、前記ガス入
口４からＯ2（酸素）を前記チャンバー１内に流入さ
せ、前記チャンバー１内の前記植物がＯ2を吸入しＣＯ2
を呼出するが、その時のガス交換量すなわちＣＯ2量を
測定し呼吸状態を測定する。その時の反応式は、 Ｃ6Ｈ12Ｏ2＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(1)式 で表される。一方、前記植物１Ａの光合成の測定は、前
記ガス入口４からＣＯ2（二酸化炭素）を前記チャンバ
ー１内に流入させ前記チャンバー１内の前記植物１Ａへ
前記チャンバー１上部のランプ１５を発光させその光を
照射する。そこで吸収されたＣＯ2はＯ2として排気さ
れ、同時に糖類等の炭素化合物が生産される。いわゆる
光合成が行われる。その時の反応式は、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(2)式 で表される。よって、植物の呼吸や光合成によるネット
のガス交換量の測定は、 (1) 被測定植物を内包するチャンバーへのガスの出入
収支を出口と入口の一定圧力下フローガス濃度変化より
算出する方法。 (2) 密閉したチャンバーの容積とチャンバー内の環境
成分ガスの分圧変化より算出する方法。 等である。また、他の手段として放射性のＣＯ2を用い
ることによって光合成と呼吸を分別的に測定することが
行われていた。さらに、呼吸と光合成の状態を同時に測
定しようとした場合は(1)式と(2)式の差分での測定とな
り光合成または呼吸のみに係るＣＯ2の測定は不可能だ
った。
説明する。前記植物１Ａの呼吸量の測定は、前記ガス入
口４からＯ2（酸素）を前記チャンバー１内に流入さ
せ、前記チャンバー１内の前記植物がＯ2を吸入しＣＯ2
を呼出するが、その時のガス交換量すなわちＣＯ2量を
測定し呼吸状態を測定する。その時の反応式は、 Ｃ6Ｈ12Ｏ2＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(1)式 で表される。一方、前記植物１Ａの光合成の測定は、前
記ガス入口４からＣＯ2（二酸化炭素）を前記チャンバ
ー１内に流入させ前記チャンバー１内の前記植物１Ａへ
前記チャンバー１上部のランプ１５を発光させその光を
照射する。そこで吸収されたＣＯ2はＯ2として排気さ
れ、同時に糖類等の炭素化合物が生産される。いわゆる
光合成が行われる。その時の反応式は、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(2)式 で表される。よって、植物の呼吸や光合成によるネット
のガス交換量の測定は、 (1) 被測定植物を内包するチャンバーへのガスの出入
収支を出口と入口の一定圧力下フローガス濃度変化より
算出する方法。 (2) 密閉したチャンバーの容積とチャンバー内の環境
成分ガスの分圧変化より算出する方法。 等である。また、他の手段として放射性のＣＯ2を用い
ることによって光合成と呼吸を分別的に測定することが
行われていた。さらに、呼吸と光合成の状態を同時に測
定しようとした場合は(1)式と(2)式の差分での測定とな
り光合成または呼吸のみに係るＣＯ2の測定は不可能だ
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の植物の呼吸と光
合成の測定は、以上のような方法によって測定が行われ
ていたため次のような課題が存在していた。 (1) 光合成と呼吸に係わるＯ2とＣＯ2の出入を区別し
て同時に測定することが出来なかった。 (2) 光照射下で呼吸と光合成のネットのガス交換を測
定し、呼吸によるガス交換は、遮光条件下で測定せざる
を得なかった。 (3) 放射性のＣＯ2を用いる測定は、危険性があり、ま
た取扱いの難しさに加え半減期の問題もあり、測定方法
には限界があった。
合成の測定は、以上のような方法によって測定が行われ
ていたため次のような課題が存在していた。 (1) 光合成と呼吸に係わるＯ2とＣＯ2の出入を区別し
て同時に測定することが出来なかった。 (2) 光照射下で呼吸と光合成のネットのガス交換を測
定し、呼吸によるガス交換は、遮光条件下で測定せざる
を得なかった。 (3) 放射性のＣＯ2を用いる測定は、危険性があり、ま
た取扱いの難しさに加え半減期の問題もあり、測定方法
には限界があった。
【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、正確な植物生理の解明のた
め与えられた環境条件下で呼吸や代謝および光合成に関
するガス交換を分別し、同時に測定する植物の呼吸と光
合成の分別同時測定を行うことができるようにした植物
の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置を提
供することを目的とする。
めになされたもので、特に、正確な植物生理の解明のた
め与えられた環境条件下で呼吸や代謝および光合成に関
するガス交換を分別し、同時に測定する植物の呼吸と光
合成の分別同時測定を行うことができるようにした植物
の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による植物の呼吸
と光合成の分別同時測定方法は、植物が設けられたチャ
ンバー内にガスを供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定し
て植物の呼吸と光合成の測定を行うようにした植物の呼
吸と光合成の測定方法において、少なくとも前記Ｏ2及
びＣＯ2を有するガスを前記チャンバー内に同時に供給
し、前記チャンバーのガス入口及びガス出口からのガス
を採取すると共に、光合成及び呼吸に関わるＣＯ2及び
Ｏ2を安定同位体元素13Ｃと18Ｏでラベルすることによ
り12ＣＯ2，1 3ＣＯ2，18Ｏ2，16Ｏ2及びＯ2の濃度及び
分圧変化を同時測定する方法である。
と光合成の分別同時測定方法は、植物が設けられたチャ
ンバー内にガスを供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定し
て植物の呼吸と光合成の測定を行うようにした植物の呼
吸と光合成の測定方法において、少なくとも前記Ｏ2及
びＣＯ2を有するガスを前記チャンバー内に同時に供給
し、前記チャンバーのガス入口及びガス出口からのガス
を採取すると共に、光合成及び呼吸に関わるＣＯ2及び
Ｏ2を安定同位体元素13Ｃと18Ｏでラベルすることによ
り12ＣＯ2，1 3ＣＯ2，18Ｏ2，16Ｏ2及びＯ2の濃度及び
分圧変化を同時測定する方法である。
【０００７】本発明による植物の呼吸と光合成の分別同
時測定装置は、植物が設けられたチャンバー内にガスを
供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定して植物の呼吸と光
合成の測定を行うようにした植物の呼吸と光合成の測定
装置において、前記チャンバーのガス入口に接続され少
なくともＯ2及びＣＯ2を有するガスを同時に供給するた
めの供給ガス制御装置と、前記チャンバーのガス出口に
接続され前記チャンバー内のガス状態を一定とするため
の環境制御装置と、前記ガス入口及びガス出口に接続さ
れ前記植物のガス交換作用により生じたガスの変化量を
分析・解析するための検出器と、を備え、前記検出器に
より前記植物の呼吸と光合成に関する前記ガスの濃度を
同時測定する構成である。
時測定装置は、植物が設けられたチャンバー内にガスを
供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定して植物の呼吸と光
合成の測定を行うようにした植物の呼吸と光合成の測定
装置において、前記チャンバーのガス入口に接続され少
なくともＯ2及びＣＯ2を有するガスを同時に供給するた
めの供給ガス制御装置と、前記チャンバーのガス出口に
接続され前記チャンバー内のガス状態を一定とするため
の環境制御装置と、前記ガス入口及びガス出口に接続さ
れ前記植物のガス交換作用により生じたガスの変化量を
分析・解析するための検出器と、を備え、前記検出器に
より前記植物の呼吸と光合成に関する前記ガスの濃度を
同時測定する構成である。
【０００８】さらに詳細には、前記検出器には前記ガス
の質量を分別して分析するための質量分析計が設けら
れ、前記供給ガス制御装置は測定条件に応じた混合ガス
を供給できるようにした構成である。従って、チャンバ
ーにおけるガス入口とガス出口におけるガスを用いて植
物の光合成及び呼吸に関わるＣＯ2及びＯ2の濃度を同時
に分析することができる。
の質量を分別して分析するための質量分析計が設けら
れ、前記供給ガス制御装置は測定条件に応じた混合ガス
を供給できるようにした構成である。従って、チャンバ
ーにおけるガス入口とガス出口におけるガスを用いて植
物の光合成及び呼吸に関わるＣＯ2及びＯ2の濃度を同時
に分析することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による植
物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置の
好適な実施の形態について説明する。図１は本発明に係
る植物の呼吸と光合成分別同時計測システムを示す構成
図である。なお、従来例と同一または同等の部分につい
ては、同一符号を用いて説明する。図１において、符号
１で示されるものは、チャンバーであり、このチャンバ
ー１は、ガスを充満するガス室２と被測定物としての植
物１Ａへ給水・給肥する水槽３ａを留置する水槽室３と
から成り、ガス室２と水槽室３はガスカーテンシール６
により仕切られている。このガスカーテンシール６に
は、ガス環境器７により不活性ガスをガスカーテンシー
ル６に供給して循環させ、ガス室２内のガスと水槽室３
への供給ガスが混合しないようにシールしている。ガス
カーテンに用いるガスは、窒素やアルゴン等の不活性ガ
スが好ましい。また、前記チャンバー１には、ガス入口
４とガス出口５が設けられている。ガス入口４には、前
段に室外気をクリーン化するフィルター１１と各種ガス
を混合してチャンバー１内に供給する供給ガス制御装置
８とガス供給量を計測する送気量計１０と温度、湿度や
圧力を検出するセンサー１６が設けられている。前記チ
ャンバー１のガス出口５から排気されたガスは、センサ
ー１６および照光器１５と電気信号的に連通する環境制
御装置１２を介しガス室２を循環している。前記環境制
御装置１２は、前記センサー１６や照光器１５からの電
気信号によって、ガス組成、気圧、温度、湿度、照度の
測定条件を一定に保つよう制御し、常にガス室２内の測
定環境が一定に保たれている。余剰ガスは、電磁弁１３
が開のとき排気され、排気量計１４により排気量を測定
し大気中へ排気される。前記検出器２０では、ガス採取
装置２１にて校正ガス２２、室外気およびガス入口４の
ガス、ガス出口５からのガスを採取し、それぞれのガス
をマルチチャンネル型の質量分析計によってそれぞれの
ガス量の分析を行う。なお、この検出器２０は、ガス入
口４及びガス出口５のガスと校正ガス２２及び外気２２
ａを採取するガス換気装置２１に接続された質量分析計
２４と、このガス換気装置２１に接続された燃焼換気装
置２３及びＩ／Ｏインターフェース２６と、前記質量分
析計２４にＡ／Ｄインターフェース２５を介して接続さ
れた温度・湿度・照度・制御環境因子計測器３２と、デ
ィスプレー２８、プリンター２９及びハードディスク３
０を有する計測コンピュータ２７と、この計測コンピュ
ータ２７に計測・解析ソフトウェアー３１を介して接続
した計測・解析部３３とから構成されている。この計測
・解析部３３においては、ガス組成、気圧、温度、湿
度、照度、波長等が周知の手段を用いて計測・解析でき
るように構成されている。
物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置の
好適な実施の形態について説明する。図１は本発明に係
る植物の呼吸と光合成分別同時計測システムを示す構成
図である。なお、従来例と同一または同等の部分につい
ては、同一符号を用いて説明する。図１において、符号
１で示されるものは、チャンバーであり、このチャンバ
ー１は、ガスを充満するガス室２と被測定物としての植
物１Ａへ給水・給肥する水槽３ａを留置する水槽室３と
から成り、ガス室２と水槽室３はガスカーテンシール６
により仕切られている。このガスカーテンシール６に
は、ガス環境器７により不活性ガスをガスカーテンシー
ル６に供給して循環させ、ガス室２内のガスと水槽室３
への供給ガスが混合しないようにシールしている。ガス
カーテンに用いるガスは、窒素やアルゴン等の不活性ガ
スが好ましい。また、前記チャンバー１には、ガス入口
４とガス出口５が設けられている。ガス入口４には、前
段に室外気をクリーン化するフィルター１１と各種ガス
を混合してチャンバー１内に供給する供給ガス制御装置
８とガス供給量を計測する送気量計１０と温度、湿度や
圧力を検出するセンサー１６が設けられている。前記チ
ャンバー１のガス出口５から排気されたガスは、センサ
ー１６および照光器１５と電気信号的に連通する環境制
御装置１２を介しガス室２を循環している。前記環境制
御装置１２は、前記センサー１６や照光器１５からの電
気信号によって、ガス組成、気圧、温度、湿度、照度の
測定条件を一定に保つよう制御し、常にガス室２内の測
定環境が一定に保たれている。余剰ガスは、電磁弁１３
が開のとき排気され、排気量計１４により排気量を測定
し大気中へ排気される。前記検出器２０では、ガス採取
装置２１にて校正ガス２２、室外気およびガス入口４の
ガス、ガス出口５からのガスを採取し、それぞれのガス
をマルチチャンネル型の質量分析計によってそれぞれの
ガス量の分析を行う。なお、この検出器２０は、ガス入
口４及びガス出口５のガスと校正ガス２２及び外気２２
ａを採取するガス換気装置２１に接続された質量分析計
２４と、このガス換気装置２１に接続された燃焼換気装
置２３及びＩ／Ｏインターフェース２６と、前記質量分
析計２４にＡ／Ｄインターフェース２５を介して接続さ
れた温度・湿度・照度・制御環境因子計測器３２と、デ
ィスプレー２８、プリンター２９及びハードディスク３
０を有する計測コンピュータ２７と、この計測コンピュ
ータ２７に計測・解析ソフトウェアー３１を介して接続
した計測・解析部３３とから構成されている。この計測
・解析部３３においては、ガス組成、気圧、温度、湿
度、照度、波長等が周知の手段を用いて計測・解析でき
るように構成されている。
【００１０】次に、植物・光合成分別同時計測法につい
て説明する。前記供給ガス制御装置８より測定条件に適
宜設定混合したガスを、電磁弁９を開き送気量計１０に
より１分当たりの設定送気量を連続計測し、センサー１
６によりガス温度、湿度および圧力を連続監視しガス入
口４より被測定植物が内包されたチャンバー１のガス室
２へ供給する。供給ガスは、空気の成分である窒素７
８.１％酸素２０.９％、アルゴン０.９％、二酸化炭素
０.０３％およびネオン０.００２％に供給ガスを空気成
分と同等に混合して供給したり、ガスの混合比を測定条
件に応じて設定変更して供給可能である。前記ガス室２
へ供給されたガスは、ガス室２に内包した被測定植物の
ガス交換作用によりガス室２内のガス混合比が変化す
る。その変化量を検出器２０により分析・解析を行い被
測定植物のガス交換作用の状態を判断する。前記植物１
Ａの呼吸作用を測定するには、照光器からは光を照射せ
ず測定を行う。その時の反応式は、 Ｃ６Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(3)式 である。前記植物の光合成の測定を行うには、照光器か
ら光を被測定植物に向けて照射を行う。その時の反応式
は、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(4)式 前記植物１Ａの呼吸と光合成の同時測定において、光合
成が行われると二酸化炭素を吸収し、呼吸が行われると
二酸化炭素が放出される。よって、光合成と呼吸を、Ｃ
Ｏ2の吸収とＣＯ2の放出におきかえて考えることが出来
る。植物は光合成を行うために光を必要とするから、光
のない所では光合成を行わない。つまり、大局的に植物
は日中は光合成を行い、夜は呼吸を行っているといえ
る。しかし、厳密には常に光合成を行いながらも呼吸も
行っている。光がある、ないとではＣＯ2の吸収とＣＯ2
の放出の割合が変化するということであり、また、Ｏ2
の吸収とＯ2の放出の割合が変化するということでもあ
る。呼吸によって出されるＣＯ2の量と、光合成によっ
て吸収されるＣＯ2の量が全く同じに成ったとき、植物
は呼吸をしながら、光合成も行っており、ＣＯ2を排出
もしなければ吸収もしない状態、つまり、補償点とな
る。光が強くなればなるほど光合成がよく行われるよう
になる。しかるに、光合成によって大量のＣＯ2が吸収
されるようになると呼吸によるＣＯ2の排出はその中に
隠れてしまい、光が強い場合は、植物は、ＣＯ2の吸収
だけを行っているようにみえる。一方、光合成と呼吸の
関係において、重要な物質である糖などの炭素化合物に
注目すると、炭素化合物は光合成によって合成され、呼
吸によって分解される。したがって光合成と呼吸の両方
を行っている植物は、生産を行いながら消費している。
なお、植物が光合成を行っているときに見られる現象
は、 Ａ 炭素化合物ができてくる。 Ｂ 二酸化炭素が吸収される。 Ｃ 酸素が出てくる。 などである。そこで、呼吸と光合成を分別同時測定する
方法として、光合成、呼吸それぞれに関わるＣＯ2、Ｏ2
を校正ガス２２からの安定同位体元素13Ｃ、18Ｏでラベ
ルすることにより、12ＣＯ2、13ＣＯ2、18Ｏ2、16Ｏ2、
Ｏ2の濃度、分圧変化を同時測定することが可能であ
る。その反応式は、光合成 ６13ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→13Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(5)式 または、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2 18Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６18Ｏ16Ｏ ・・・・・(6)式 呼吸 Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(7)式 また空気中のＯ2にＯ18，Ｏ16を添した場合は、光合成 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ2Ｏ＋６Ｏ2 呼吸 Ｃ6Ｈ2Ｏ6＋６Ｏ18・Ｏ16→３（ＣＯ2＋ＣＯ18Ｃ16）＋ ３（Ｈ2Ｏ18＋Ｈ2Ｏ16） となる。
て説明する。前記供給ガス制御装置８より測定条件に適
宜設定混合したガスを、電磁弁９を開き送気量計１０に
より１分当たりの設定送気量を連続計測し、センサー１
６によりガス温度、湿度および圧力を連続監視しガス入
口４より被測定植物が内包されたチャンバー１のガス室
２へ供給する。供給ガスは、空気の成分である窒素７
８.１％酸素２０.９％、アルゴン０.９％、二酸化炭素
０.０３％およびネオン０.００２％に供給ガスを空気成
分と同等に混合して供給したり、ガスの混合比を測定条
件に応じて設定変更して供給可能である。前記ガス室２
へ供給されたガスは、ガス室２に内包した被測定植物の
ガス交換作用によりガス室２内のガス混合比が変化す
る。その変化量を検出器２０により分析・解析を行い被
測定植物のガス交換作用の状態を判断する。前記植物１
Ａの呼吸作用を測定するには、照光器からは光を照射せ
ず測定を行う。その時の反応式は、 Ｃ６Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(3)式 である。前記植物の光合成の測定を行うには、照光器か
ら光を被測定植物に向けて照射を行う。その時の反応式
は、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(4)式 前記植物１Ａの呼吸と光合成の同時測定において、光合
成が行われると二酸化炭素を吸収し、呼吸が行われると
二酸化炭素が放出される。よって、光合成と呼吸を、Ｃ
Ｏ2の吸収とＣＯ2の放出におきかえて考えることが出来
る。植物は光合成を行うために光を必要とするから、光
のない所では光合成を行わない。つまり、大局的に植物
は日中は光合成を行い、夜は呼吸を行っているといえ
る。しかし、厳密には常に光合成を行いながらも呼吸も
行っている。光がある、ないとではＣＯ2の吸収とＣＯ2
の放出の割合が変化するということであり、また、Ｏ2
の吸収とＯ2の放出の割合が変化するということでもあ
る。呼吸によって出されるＣＯ2の量と、光合成によっ
て吸収されるＣＯ2の量が全く同じに成ったとき、植物
は呼吸をしながら、光合成も行っており、ＣＯ2を排出
もしなければ吸収もしない状態、つまり、補償点とな
る。光が強くなればなるほど光合成がよく行われるよう
になる。しかるに、光合成によって大量のＣＯ2が吸収
されるようになると呼吸によるＣＯ2の排出はその中に
隠れてしまい、光が強い場合は、植物は、ＣＯ2の吸収
だけを行っているようにみえる。一方、光合成と呼吸の
関係において、重要な物質である糖などの炭素化合物に
注目すると、炭素化合物は光合成によって合成され、呼
吸によって分解される。したがって光合成と呼吸の両方
を行っている植物は、生産を行いながら消費している。
なお、植物が光合成を行っているときに見られる現象
は、 Ａ 炭素化合物ができてくる。 Ｂ 二酸化炭素が吸収される。 Ｃ 酸素が出てくる。 などである。そこで、呼吸と光合成を分別同時測定する
方法として、光合成、呼吸それぞれに関わるＣＯ2、Ｏ2
を校正ガス２２からの安定同位体元素13Ｃ、18Ｏでラベ
ルすることにより、12ＣＯ2、13ＣＯ2、18Ｏ2、16Ｏ2、
Ｏ2の濃度、分圧変化を同時測定することが可能であ
る。その反応式は、光合成 ６13ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→13Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2 ・・・・・(5)式 または、 ６ＣＯ2＋６Ｈ2 18Ｏ→Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６18Ｏ16Ｏ ・・・・・(6)式 呼吸 Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋６Ｏ2→６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ ・・・・・(7)式 また空気中のＯ2にＯ18，Ｏ16を添した場合は、光合成 ６ＣＯ2＋６Ｈ2Ｏ→Ｃ6Ｈ2Ｏ＋６Ｏ2 呼吸 Ｃ6Ｈ2Ｏ6＋６Ｏ18・Ｏ16→３（ＣＯ2＋ＣＯ18Ｃ16）＋ ３（Ｈ2Ｏ18＋Ｈ2Ｏ16） となる。
【００１１】
【発明の効果】本発明による植物の呼吸と光合成の分別
同時測定方法およびその装置は、以上のように構成され
ているため、次のような効果を得ることができる。すな
わち、ガス入口及びガス出口からのガスを採取して光合
成及び呼吸に関わるＣＯ2及びＯ2を同時に測定すること
ができ、植物の代謝を正確に知ることが可能となる。ま
た、危険性のない安定した計測を達成することができ
る。
同時測定方法およびその装置は、以上のように構成され
ているため、次のような効果を得ることができる。すな
わち、ガス入口及びガス出口からのガスを採取して光合
成及び呼吸に関わるＣＯ2及びＯ2を同時に測定すること
ができ、植物の代謝を正確に知ることが可能となる。ま
た、危険性のない安定した計測を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による植物の呼吸と光合成の分別同時測
定装置を示す構成図である。
定装置を示す構成図である。
【図２】従来の装置を示す構成図である。
１ チャンバー １Ａ 植物 ４ ガス入口 ５ ガス出口 ８ 供給ガス制御装置 ２０ 検出器 ２４ 質量分析計
Claims (3)
- 【請求項１】 植物(1A)が設けられたチャンバー(1)内
にガスを供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定して植物(1
A)の呼吸と光合成の測定を行うようにした植物の呼吸と
光合成の測定方法において、少なくとも前記Ｏ2及びＣ
Ｏ2を有するガスを前記チャンバー(1)内に同時に供給
し、前記チャンバー(1)のガス入口(4)及びガス出口(5)
からのガスを採取すると共に、光合成及び呼吸に関わる
ＣＯ2及びＯ2を安定同位体元素13Ｃと18Ｏでラベルする
ことにより12ＣＯ2，13ＣＯ2，18Ｏ2，16Ｏ2及びＯ2の
濃度及び分圧変化を同時測定することを特徴とする植物
の呼吸と光合成の分別同時測定方法。 - 【請求項２】 植物(1A)が設けられたチャンバー(1)内
にガスを供給し、Ｏ2及びＣＯ2の濃度を測定して植物(1
A)の呼吸と光合成の測定を行うようにした植物(1A)の呼
吸と光合成の測定装置において、前記チャンバー(1)の
ガス入口(4)に接続され少なくともＯ2及びＣＯ2を有す
るガスを同時に供給するための供給ガス制御装置(8)
と、前記チャンバー(1)のガス出口(5)に接続され前記チ
ャンバー(1)内のガス状態を一定とするための環境制御
装置(12)と、前記ガス入口(4)及びガス出口(5)に接続さ
れ前記植物(1A)のガス交換作用により生じたガスの変化
量を分析・解析するための検出器(20)と、を備え、前記
検出器(20)により前記植物(1A)の呼吸と光合成に関する
前記ガスの濃度を同時測定することを特徴とする植物の
呼吸と光合成の分別同時測定装置。 - 【請求項３】 前記検出器(20)には前記ガスの質量を分
別して分析するための質量分析計(24)が設けられ、前記
供給ガス制御装置(8)は測定条件に応じた混合ガスを供
給できる構成であることを特徴とする請求項２記載の植
物の呼吸と光合成の分別同時測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273070A JPH09113507A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 植物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273070A JPH09113507A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 植物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113507A true JPH09113507A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17522733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7273070A Pending JPH09113507A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 植物の呼吸と光合成の分別同時測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09113507A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007079320A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Univ Waseda | 植物の二酸化炭素吸収実験装置 |
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| JP2010000010A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Horiba Ltd | 植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置 |
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| WO2013006334A2 (en) | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Dow Agrosciences Llc | Variable gas source gas exchange system |
| CN103598025A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-26 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 一种田间原位连续低丰度13co2同位素标记装置及方法 |
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-
1995
- 1995-10-20 JP JP7273070A patent/JPH09113507A/ja active Pending
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| WO2013006334A2 (en) | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Dow Agrosciences Llc | Variable gas source gas exchange system |
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