⑤鵡

8櫓

《β

⑧ln至t｛al

O200C，30k1x

㊥200C，30klx，＋樋

①200C， 3klx ム320C，30k曜x

・《』320C，3◎klx，＋閥

        7

フラクション1たん臼白星 ^{（解9／dm2）}

14

図H一・1−5

大麦葉におけるPoとF正P含量の関係

過程で，クロロフィル，全N，クロロプラストN並びに可溶性たん臼の高分子／低分子比が高く維持された。

赤色光下で展開した葉身のストロマN／ラメラ爪紅は青色光または白色光に比較し著しく低く，ストロマ Nの増舶に青色域の光が必要であることを示した。青色光区の葉身クロロプラストは赤色光区に比べて大 きく，ダラナの発達が良く，好オスミウム顯粒や老化の指標とされるシラコイド膜の分離像が明らかに少 なかった。水稲体内のシベレリン（GA）含鐙は赤色光により増加し，青色光により減少した。また葉身 の組織形態は長波長光下で陰葉的，短波長下で陽葉的であった。

 なお，大豆は葉身の発育濁程を通して常蒔太陽光に照射されているので，ダイズのクロロプラストにお けるラメラN及びストロマNの組成は葉身展開中ほぼ一定の億を示し，水稲とは若干異なっていた。

四一2 生物的窒素固定の有効化

サブリーダー 都 留 信 也

1．研究目的

 生物的窒素固定量を地球規模で推計すると，年間約175×106トンが固定されている。農耕地1こおける 窒素固定量は約90×106トンで，このうちマメ科植物の共生窒素固定璽が約80×106トンと推定されてい

るQその他ゆるい共生関係にある窒素蘭定鍋墨物がイネ科の植物の根域において窒素を闘定しており，ま た，非マメ科植物の内生菌根，共生らん藻などでも生物的窒素特定が認められる。

 生物的窒素固定はエネルギー消費をともなう反応である。光合成産物を有効に利用して窒素固定量を増 大するには，エネルギー利用効率ならびに窒素固定効率を高める必要がある。本研究においてはマメ科植 物のなかでも特に重視される大豆を中心として，生物的窒素固定の有効利用に関する研究を実施してきた。

 大豊における生物的窒素固定は大豆と根粒との相互関係によってその効率が大きく左右されるので，エ ネルギー代謝と窒素代謝の両面から生物的窒素圃定の有効化の可能性を把握し，固定窒素，施肥窒素，土 壌窒素が共存する条件下での大豆の合理的施肥技術ならびに根粒利用栽培技術の確立を質的とした。

 第1期においては，（1）大豆の光合成と窒素代謝の相互作用，②有効根粒の窒素圏定能の増進を主とし，

（3）イネ科作物根圏における窒素固定菌の解明についても研究を実施した。すなわち，大豆根粒による窒素 固定過程でのエネルギー収支，大豆による固定窒素の利用特性を把握した。また，エネルギー利用効率の 高い根粒菌を検索し，その選抜・荊蟹についての検討を行った。さらに，大豆根，根粒，根粒菌それぞれ のレベルにおける生理・生化学的活性の測定法の確立ならびに15N分析法などの改良を行った。

 1）大豆の生育過程における光合成および窒素代謝の梢互作用に関連して，大豆根粒の窒素固定能に与 える施肥窒素および合成の影響を検討し，また，窒素固定および子実生産における光合成能ならびに窒素 固定能の桐対的意義をエネルギー論的に解析したQ

 また，大豆晶種聞の窒素反応性の差異を乾物生産能および窒累固定能の両手から解明しようとした。と くに，大豆の子実生産に対する影響の大きい登熟期の光合成ならびに物質生薩，さらには窒素を主体とし た肥料要素との関係を明らかにするとともに，登熟期において，根粒が光合成，物質生産を介して子実生 産におよぼす影響を検討した。これに加えて，根粒着生と根粒活携の向上，窒素圃定過程でのエネルギー 収支，固定窒素の大豆による利用特性を解析することにより，合理的根粒利用大豆栽培技術の確立の可能 性を探究した。

 さらに，窒素固定能の測定に利用されているアセチレン還元法を，現地において同一条件で容易に測定 利用できるよう改良し，あわせて根粒の窒素圃定能を十分に発現させる環境要因についての検討を行った。

 2）有効根粒の窒素固定能の増進に関連して，エネルギー利用効率の高い根粒菌を生化学的・遺伝学的 に検索し，有効根粒菌の変異旧株の選抜・育成をめざした。また，土壌環境要因が有効根粒薦におよぼす 影響を検討し，より効率的な根粒菌の利用技術の確立を図った。

 すなわち，有用根粒菌菌株の根粒着生能および窒素固定能の両者を簡便かつ迅速に判定する検定技法を 確立し，細胞レベルでの血清学的判定法，免疫化学的判定法に加えて，根粒レベルでの直接検鏡判定法の 改良・開発をあわせて行った。

 また，種々の特性をもつ根粒蕗菌株の窒素固定能を生化学的・遺縁学的に解関するため，とくに農薬の 根粒繭菌株の窒素固定酵素システムにおよぼす影響，ならびに窒素固定酵素システムとヒドロゲナーゼの 関係の解明をめざした。これに加えて，輩地における根粒菌の有効化について，土壌の有機物環境を中心 として，宿主牧草の生育ならびに質生菌群との関連を明らかにし，マメ科牧草と根粒菌との効率的な共生 関係の確立の可能性を探査した。

 3）生物的窒素固定能の作物間差の検討に関連して，』大豆などマメ科植物の他にイネ科植物の生物的窒 素量定を農業利用する試験研究もあわせて行った。とくに，植物根域における窒素固定能の作物閥の差異 を検討した。小麦栽培時期を申心として，共生窒素固定生物による覇業窒素を増大させるための耕種条件 および土壌肥料管理方策を明らかにして，固定窒素の積極的利用技術の確立をめぎした。これに加えて，

イネ科植物と窒素固定生物との共生成立に必要な条件を検討した。

2．研究成果

 D大豆の栄養状態と根粒菌着生および窒i褻固定能との関係  （1）圃場個体群における窒素園定能の変動

 北海道では圃場に栽培した大笠個体群における窒素固定能の変動について土壌窒素と固定窒素および体 内成分などを調査した。この結果，北海道では施肥窒素に依存することなく40腿望／10a以上の多子が可 能であることを実証したQ

 圃場大豆の根粒活性は，麗花初期〜子実肥大中期にもっともさかんで，この36〜41日間の窒素固定 平均速度は土壌の種類と栽培の年次によって，一日当り87〜458㎎N・m−2あるいは23〜72㎎・g−1（根 粒乾物蚤）の幅で変動した。

 この期間の全同化窒素1こしめる下定窒素は，47〜93％の範囲にあった。窒素義定速度／根粒重は根粒 着生母の増大にともなって低下する傾向が認められた。しかし，泥炭土の大豆連作圃場では，根粒の比活 性は高くないが，根粒着生量が多いためその窒素固定速度は大であった。黒駁・干ばつ年における火山性 土での大豆の根粒着生および根粒活姓はとも1ζ低下の傾向を示した。その他，水田転換初年畑では，根粒 着生が比較的少なく，単位根粒重当りの活性が著しく高いという特徴が認められた。

 （2）土壌窒素の推定法の検討

 根粒着生系統と非着生系統をそれぞれ単独に，あるいは混合して栽培し15NO3−Nプールからの窒素吸 奴速度と跡地土壌の残存15NO3−Nを測定した。

 土壌からの15NO3−Nの吸収速度は，根粒着生系統と非着生系統の問に差は少なく，跡地土壌の残存 15NO3−Nも近似値を示した。しかし，非着生系統が着生系統よりもやや低い傾向にあった。したがっ て，この土壌窒素推定法は熟期の近い系統を用いるならば，妥当な緯を与えるものであることが明らかにされた。

 （3＞根系生態観測装置による観測結果

 根粒着生に対する土壌の種類および窒素施肥の効果を，根系生態勧測装鷺（リゾトロン）により大豆の 根および撰粒について観測した。

 根粒は，播種後23撮で肉眼観測が可能となり，38日目頃からレグヘモグロビン色素が根粒表面上に 発現した。以後赤色の中に褐色が加わり，赤色は急速に消失し始め，63日鼠頃には体積の増大が停止し た。73日早撃には根粒表面は完全に緑化した。リゾトロンでの根粒の分布は，渥性黒色火山性土（羊ケ 丘）では表層附近に多く分布したが，高位泥炭土（美唄）では下層にも多く分布し，根粒〜丁重が大きく なる傾向が認められた。

 2）土壌別，マメ類の窒棄固定盤：推定法の検討  （1）根粒着生・纒着壷系統の窒素圃定量

 根粒着生系統（To1−1）および非着生系統（T。1−0）を乾性火山灰土，湿牲火由灰土ならびに沖積土 の圃場で栽培し，その雛素吸収鐙の差および15N硫安の吸収壁から，窒素固定撰を推定した。

 701−1および？01−0の墾素吸奴草から，根粒による窒素圃定量を推定すると，8月29［ヨまでに，

乾1生火干灰土では12Kg／10 a，湿性火山灰土では8幣／10 a，沖積土では13醇／10 aであった。15N 硫安を数圃に分けて追肥した防1−0（N・24）の乾物重および窒素吸収量から，「％1−1（N・2．4）

は8月29縣の時点で，それぞれ窒素を23陶／10a，36K多／10a追肥されたことに相当し，このこと は15N硫安由来の窒素を13K撃／10 a吸収したこととなった。これが根粒による窒素固定箪に中押する