植物の光合成速度を推定―宇宙からのリモートセンシングで：東北大学/国立環境研究所
(2018年11月30日発表)
東北大学と（国）国立環境研究所は11月30日、植物の光合成の速度を宇宙など上空からリモートセンシングで推定する手法を開発したと発表した。地球温暖化の原因とされる二酸化炭素（CO2）を植物が吸収する量や農作物の生長量・収量と直接関係する地表での光合成の速度分布を、人工衛星がとらえる光学画像から推定できるようになると期待している。
新手法は東北大の彦坂幸毅教授と国環研の野田響主任研究員の研究グループが開発、日本が10月末に打ち上げた温室効果ガス観測技術衛星「いぶき2号」の観測データを用いた陸上生態系のCO2吸収量推定に利用する。
光合成は植物がCO2を吸収して炭水化物を合成する反応で、農作物だけでなく地球上のすべての生物のエネルギー源となっている。研究グループは、植物がこの光合成をどの程度の速さでしているか、光学画像から推定する手法を開発した。
光合成では植物が持つ葉緑素（クロロフィル）が光を吸収、そのエネルギーで化学反応を進める。ただ、吸収されたエネルギーの一部はクロロフィル蛍光と呼ばれる光として放出されるほか、熱としても放散（熱放散）され、光合成に影響を与えることが知られている。従来の技術では、このうち熱放散の効果を単純化していたため光合成速度の正確な評価が難しかった。
これに対し今回、研究グループは熱放散の効果も精度よく評価できるようにした。植物が熱放散を増やすときに、植物体内の特定の色素「キサントフィル」の型を変換することに注目。そのときに波長531nm（ナノメートル、1nmは10億分の1m）の光の反射率が変わることを利用して、熱放散の効果を精度よく推定できるようにした。これにクロロフィル蛍光による従来の光合成速度計測法を組み合わせ、精度を高めた。
実験では、実験植物「シロザ」の葉一枚を使い、温度や光環境、CO2濃度を変化させて光合成やクロロフィル蛍光などを同時に計測した。その結果、新手法を用いることで高い精度で光合成速度を推定できることを確認した。
今回の成果について、研究グループは「今後の温室効果ガスの吸収・排出量推定の精緻化に大きく寄与する」と期待している。
