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ミッション1「環境診断・循環機能制御」
令和2年度の活動

更新日: 2021/05/11

課題1 大気微量成分を介した生物圏―大気圏相互作用

研究代表者 高橋けんし(京都大学 生存圏研究所)
共同研究者 小杉緑子(京都大学 農学研究科)、坂部綾香(京都大学白眉センター)、伊藤雅之(兵庫県立大)、岩田拓記(信州大)

森林圏を含む陸域生態系と大気圏との間で行われる物質交換は、量こそ極めて僅かであるが、種類は非常に多彩である。それらには温室効果やエアロゾル生成に関わる物質が含まれているため、物質交換プロセスの解明はグローバルな気候変動の正確な将来予測にとって必要不可欠である。我々は、レーザー分光法と微気象学的な手法や自動開閉チャンバーを組み合わせた新しい手法により、生態系スケールからプロットスケールに亘って、様々な森林環境における温室効果気体のフラックスを連続的に観測している。

成果発表

  1. D. Epron, A. Sakabe, K. Takahashi, M. Harada, T. Watanabe, and S. Asakawa, Emission of methane from the stems of several Japanese tree species: Variations between species and individuals, and within individuals, The 68th Annual Meeting of the Ecological Society of Japan, 17-21, March, 2021.

課題2 根圏の代謝物に関する研究

研究代表者 杉山暁史(京都大学 生存圏研究所)
共同研究者 濱本昌一郎(東京大学 農学生命科学研究科)、二瓶直登(東京大学 農学生命科学研究科)

植物と根圏微生物の相互作用を分子レベルで解明することを目指しており、マメ科植物と根粒菌の共生に関与する輸送体遺伝子の解析や、根圏微生物叢との相互作用に関与する植物代謝物の機能と動態の解析を進めている。今年度はダイズ根から分泌される主要なイソフラボンであるダイゼインは、圃場環境においても水耕栽培と同様に、栄養成長期の初期に分泌量が多いことを明らかにした。

    M1図.ダイズ根圏にイソフラボンが分泌される

成果発表

  1. Toyofuku M., Okutani F., Nakayasu M., Hamamoto S., Takase H., Yazaki K., Sugiyama A. (2021) Enhancement of developmentally regulated daidzein secretion from soybean roots in field conditions as compared with hydroponic culture. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

課題3 対流圏大気構造のMUレーダーイメージング観測

研究代表者 橋口浩之(京都大学 生存圏研究所)
共同研究者 Lakshmi Kantha・Abhiram Doddi(University of Colorado, USA)、Hubert Luce(Université de Toulon, France)

2015~2017年の夏季に実施されたShigaraki UAV Radar Experiment (ShUREX)キャンペーンにおいて、MUレーダーはレンジイメージングモードで長期連続運用された。Capon法により得られた高分解能のエコー強度画像は、対流圏の様々な大気構造の詳細を描き出した。図は2016年6月4日12~18時にMUレーダーレンジイメージングモードで得られたエコー強度の時間・高度変化である。14時30~50分の高度5km程度に大振幅のKelvin-Helmholtz波が存在することが分かる。

MUレーダーによるエコー強度の時間・高度変化 [Kantha et al., 2019]

成果発表

  1. Luce, L. Kantha, H. Hashiguchi, A. Doddi, D. Lawrence, and M. Yabuki, On the relationship between TKE dissipation rate and temperature structure function parameter in the convective boundary layer, J. Atmos. Sci., 77, 2311-2326, doi:10.1175/JAS-D-19-0274.1, 2020.

課題4 地球外森林構築に向けた樹木の環境応答研究

研究代表者 馬場啓一(京都大学 生存圏研究所)                       

人類の長期宇宙滞在に資する地球外森林構築を視野に、疑似微小重力下や短縮周年栽培など地上とは異なる環境で生育させた樹木の基礎的知見を集積することを目的として、人工環境下でモデル樹木であるポプラを栽培し、その成長や形態、形成される材や生理応答などについて研究している。今年度は周年短縮栽培における遺伝子発現の変動を調べるためにRNA-seq解析を行い、細胞壁関連遺伝子の発現変動パターンを調べた。周年短縮栽培は、人工気象器等を用いて環境制御を行い、ポプラの年輪形成能を保ったまま周年性を5ヶ月に短縮することができる系である。

人工気象器内で周年短縮栽培されたポプラ

成果発表

  1. 日本植物学会第84回大会(名古屋:オンライン), 2020年9月19-21日

課題5 福島県における原発事故後の長期支援研究

研究代表者 上田義勝(京都大学 生存圏研究所)
共同研究者 杉山暁史(京都大学 生存圏研究所)、 鈴木史朗(京都大学 生存圏研究所)、二瓶直登(東京大学 農学生命科学研究科)、Rattanaporn Norarat (Rajamangala University of Technology Lanna, Chiang Rai, Thailand) 、谷垣実 (京都大学 複合原子力科学研究所)

福島県現地での環境放射能解析と、農耕地周辺での対策技術研究に重点をおきながら、歩行サーベイによる環境放射能のリアルタイム測定を行う事で、特に農耕地周辺の環境放射能を精査している。また、同時に農耕地内部とその周辺の土壌及び水のサンプリングを行い、環境放射能の経時的な変化を追跡する。今年度も福島県飯舘村における歩行サーベイ調査を今年度も継続して行った。また、タイ・ラジャマンガラ工科大学のRattanaporn Norarat助教を招聘した。タイとの国際共同研究テーマについて議論しつつ、福島県での支援研究を行った。

成果発表

  1. R. Norarat, V. Thonglek, Y. Ueda, Ultrafine bubbles (UFB) stability and its filtering effect, International Journal of Plasma Environmental Science and Technology, vol. 14, accepted
  2. Ueda, Y., Nihei, N., Tanigaki, M., Norarat, R., Radioactive Cesium Distribution Measurement by Using KURAMA in Iitate Village, Fukushima, the International Workshop on Environmental Engineering 2019, Okinawa, 2019.6.27

課題6 ライダーによる大気微量成分の計測

研究代表者 矢吹正教(京都大学 生存圏研究所)

大気物質からのミー散乱やラマン散乱、蛍光を検出して大気微量成分(エアロゾル、水蒸気、気温など)を精測するライダーを開発し、大気環境変動の解明や気象予測精度の向上に必要となるデータを取得する。2020年度は、大気圏の気象・環境を監視する総合気象ライダーの構築のうち、気温ラマンライダー分光検出器の改良および検証実験を行った。また、農地上の浮遊物質水平分布の連続移動モニターが可能な車載ライダーを構築した。

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成果発表

  1. Yabuki, M., T. Tsuda, Y. Kawano, Y. Tottori, M. Tsukamoto, and E. Takeuc, A Raman Lidar with a Deep Ultraviolet Laser for Continuous Water Vapor Profiling in the Atmospheric Boundary Layer, EPJ Web of Conferences 237, 03001, 2020. doi.org/10.1051/epjconf/202023703001
  2. Saito, Y., K. Kameya, A. Ogasawara, T. Kirinaka, S. Utsunomiya, and M. Yabuki, Collection of Fluorescence Spectrum of Aerosol-Candidate- Substance for Fluorescence Lidar Application, Optics and Photonics for Sensing the Environment 2020 (Washington, DC, United States), 22–26 June 2020

課題7 熱帯荒廃草原の植生回復とバイオマスエネルギー生産に向けたイネ科植物の育種

研究代表者 梅澤俊明(京都大学 生存圏研究所)
共同研究者 飛松祐基、宮本託志、高田理江、山村正臣 (京都大学 生存圏研究所)、小西哲之(京都大学 エネルギー理工学研究所)、坂本正弘(京都大学 大学院農学研究科)、サトヤ ヌグロホ(インドネシア科学院)、サフェンドリ コマラ ラガムスタリ(インドネシア科学院)

東南アジアの天然林伐採跡地に成立する荒廃草原の適切な管理と植生回復は、歴史的負の遺産の補償と環境保全および資源生産・利用に関わる課題であり、これら熱帯荒廃草原の植生回復とバイオマスエネルギー生産を目指した研究を進めてきた。本ミッションでは、上記研究の展開として、太陽光発電とバイオマス生産を連携させた炭素隔離に適するバイオマス植物の育種を進めている。特に、高炭素含量の高成長性イネ科バイオマス植物の育種を進めている。

成果発表

  1. Toshiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Masaomi Yamamura, Takuji Miyamoto, Yuri Takeda, Taichi Koshiba, Rie Takada, Pui Ying Lam, Shiro Suzuki, Masahiro Sakamoto: Lignin Metabolic Engineering in Grasses for Primary Lignin Valorization, Lignin, 1, 30-41 (2020)
  2. Takuji Miyamoto, Yuki Tobimatsu and Toshiaki Umezawa: MYB-mediated regulation of lignin biosynthesis in grasses, Current Plant Biology, 24, 100174 (2020)

 

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