著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

イネは世界の人口の3分の1以上が主食とする作物です。著者らによると、中国では農業用灌漑水の65%以上がイネに使われています。根が主に浅い土の層から水を吸うため、イネは乾燥の影響を受けやすい作物です。

光合成の状態は、葉が発する微弱な光「クロロフィル蛍光」を携帯型の機器で測ると、葉を傷つけずに調べられます。ただ、これまでのイネの研究は、分げつ期や出穂期などの生育段階が中心でした。土の乾燥のもとで苗の時期を調べた例は限られています。また、多くの研究は少数の指標しか見ていませんでした。

そこで研究チームは、苗の時期に乾燥ストレスを与えたとき、光合成で電子を受け渡す流れ（電子伝達系）のどこがどう影響されるかを調べました。あわせて、品種ごとにどの程度の乾燥まで耐えられるか、その境目（耐性のしきい値）を見極めることも目指しました。

何を、どのように調べたか

使ったのは4つのイネ品種（H17B7、HY3015、LH1H、WNSM）です。各品種36株の苗を、本葉が3枚ほど出た時期に鉢へ植えました。1鉢あたり3株です。

水の条件は4つ用意しました。対照は、土の上に2〜3cmの水を張った状態です。残る3つは乾燥処理で、土が保てる水の量（圃場容水量）に対して、軽度は約80%、中度は約60%、重度は約40%に保ちました。乾燥は7日間続けました。鉢は1日2回重さを量り、目標の重さになるよう水を補いました。

測定したのは、草丈・葉の長さ・葉の幅・葉面積です。葉緑素については、葉に当てて測る簡易計の値（SPAD値）と、葉から抽出して定量した含有量の両方を調べました。

光合成については、暗所に30分置いた葉に強い光を当て、蛍光が時間とともに強まる様子を記録しました。この記録は、上昇の段階をO・J・I・Pと呼ぶことから「OJIP曲線」と呼ばれます。この曲線から、JIPテストという解析法で20以上の指標を計算しました。光エネルギーを受け取って電子を送り出す装置「光化学系II（PSII）」の働きや、その先の電子の運び役「プラストキノン（PQ）プール」、さらに下流の「光化学系I（PSI）」までの状態を推定するためです。

さらに、多数の指標をまとめて傾向を見る主成分分析と、生育の指標と蛍光指標の相関分析も行いました。

主な報告結果

4品種とも、乾燥が強まるにつれてOJIP曲線は平らになりました。PSIIの最大効率を示す指標Fv/Fmと、光合成の総合的な性能指標は、どの乾燥処理でも対照より低くなりました。重度乾燥でP段階の蛍光が対照からどれだけ下がったかは、品種によって異なります。WNSMで50.62%、H17B7で44.36%、HY3015で36.75%、LH1Hで32.61%でした。

研究チームは、乾燥の影響が主に曲線のJ-I区間とI-P区間に表れたと報告しています。これは、PQプールやPSIの受け手側で電子の流れが妨げられたことを示すと解釈されています。

反応中心1つあたりが吸収・捕捉・散逸するエネルギーは、乾燥とともに増えました。特に熱として逃がす量の増加が目立ちました。一方で、働いている反応中心の数は減りました。著者らは、働く反応中心が減ったぶん、残った反応中心の負担が増えたと解釈しています。

品種差もはっきり出ました。LH1Hは、軽度乾燥ではOJIP曲線が対照とほぼ重なり、葉の断面あたりのエネルギーの捕捉・伝達・散逸を示す指標にも対照との有意な差がありませんでした。しかし中度以上の乾燥では、これらの指標が急に低下しました。LH1Hは、全体として曲線の上昇の抑えられ方が最も小さい品種でした。HY3015とWNSMは、乾燥が強まるにつれて光化学系の活性が段階的に下がりました。H17B7は軽度乾燥でも、抽出した葉緑素の含有量が有意に減りました。

生育面では、草丈と葉の長さが全品種で対照、軽度、中度、重度の順に小さくなりました。重度乾燥では、H17B7の草丈が32.40%、葉の長さが25.57%、HY3015の草丈が21.59%、いずれも対照より有意に低下しました。葉の幅と葉面積の減り方は品種で異なりました。重度乾燥で最も減少が小さかったのはLH1Hで、それぞれ32.56%と34.70%の減少でした。

SPAD値は、WNSMの重度乾燥を除いて対照と有意な差がありませんでした。抽出した葉緑素の含有量とは、必ずしも同じ動きをしませんでした。

主成分分析では、対照と乾燥処理ははっきり分かれました。ただし、乾燥の強さどうしは明確には区別できませんでした。相関分析では、草丈・葉の幅・葉面積・葉緑素含有量と一部の蛍光指標との間に、統計的にきわめて有意な正の相関が認められました。

この報告が示すこと

研究チームは、乾燥が耐性のしきい値を超えると、苗の葉では主にPQプールとPSIの受け手側で電子伝達が損なわれると結論づけています。それが生育や葉緑素量にも影響し、その程度は品種によって異なるとしています。

品種については、次のように整理されています。LH1Hは乾燥に強い品種です。HY3015とWNSMは、しきい値が低く軽い乾燥でも影響を受けますが、機能は整然と少しずつ低下します。H17B7は最も敏感で、軽い乾燥でも光化学系の損傷が大きく、反応のパターンも乱れていました。

また著者らは、SPAD値と抽出した葉緑素量の動きのずれについて、測り方の違いに由来すると説明しています。SPAD値は葉の厚さや水分の影響を受けるためです。

限界として、著者らは、気孔を通じたガス交換の速さや葉の水分状態に関する指標を測っていないことを挙げています。そのため、乾燥への光合成の反応を十分には評価できていないとしています。

原著論文の著者・所属：Zhaoqi Yu（Cross-Strait Cooperation Base on Agricultural Science and Technology Industry (Membership) Under the Ministry of Science and Technology (MOST), College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Jin Liu（Cross-Strait Cooperation Base on Agricultural Science and Technology Industry (Membership) Under the Ministry of Science and Technology (MOST), College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Zuxin Cheng（Cross-Strait Cooperation Base on Agricultural Science and Technology Industry (Membership) Under the Ministry of Science and Technology (MOST), College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Renye Wu（Cross-Strait Cooperation Base on Agricultural Science and Technology Industry (Membership) Under the Ministry of Science and Technology (MOST), College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Haiyong Weng（College of Mechanical and Electrical Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Zhaoqi Yu, Jin Liu, Zuxin Cheng, et al. Impact of Drought Stress on Photosynthetic Electron Transport in Rice Seedlings. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-18. DOI: 10.3390/plants15162499. 原著ライセンス：CC BY.