光合成に影響を与える要因

高校では光合成という言葉を習ったはずです。ほとんどの植物は成長するために光合成が必要です。十分な日光を吸収しないと、植物の成長は遅くなります。目に見える光合成は確かに植物にとって非常に重要です。しかし、光合成は多くの要因の影響を受けます。一度影響を受けると、光合成の効果は大幅に低下します。ここでは光合成に影響を与えるいくつかの要因を紹介します。

（I）光

1. 光の強さ

植物によって光強度の光合成曲線は異なり、光補償点と光飽和点も大きく異なります。光補償点が高い植物は、一般的に光飽和点も高くなります。草本植物の光補償点と光飽和点は、通常、木本植物よりも高くなります。日光を好む植物の光補償点と光飽和点は、日陰を好む植物よりも高くなります。

2. 光の質

自然条件下では、植物は多かれ少なかれさまざまな波長の光にさらされます。たとえば、曇りの日には光の強度が減少するだけでなく、青色光と緑色光の割合も増加します。木の葉は赤色と青色の光を多く吸収するため、樹冠を通過する光には緑色の光が多くなります。緑色の光は光合成に効率の悪い光なので、すでに光が不足している樹冠の下で育つ植物は、光エネルギーをさらに効率的に利用できなくなります。これが、「大きな木の下には青々とした草がない」理由です。

3. 光照射時間

照明時間の長さは植物の葉の光合成速度に大きな影響を与えるため、光合成速度を測定する際には葉を事前に十分に照明する必要があります。

（ii）CO2

CO2 光合成曲線 CO2 光合成曲線は、比例段階と飽和段階を持ち、光強度光合成曲線に似ています。光の下で CO2 濃度がゼロの場合、葉は明暗呼吸によってのみ CO2 を放出します。

これは特に C3 植物で顕著です。

（III）温度

光合成過程における暗反応は酵素によって触媒される化学反応であるため、温度の影響を受けます。光合成速度に対する温度の影響は、弱い光と低い CO2 濃度の場合よりも、強い光と高い CO2 濃度の場合の方が大きくなります。これは、強い光と高い CO2 の条件下では、温度が光合成の主な制限要因になる可能性があるためです。

（IV）水分含有量

水が光合成に影響を与えるのには、直接的な理由と間接的な理由の両方があります。直接的な理由は、水が光合成の原料であり、水がなければ光合成は行われないからです。しかし、光合成に利用される水は蒸散によって失われる水の1％未満であるため、水不足は主に間接的に光合成に影響を与えます。

（V）ミネラル栄養

光合成におけるミネラル栄養の機能は非常に広範囲にわたりますが、次のようにまとめることができます。

1.葉緑体構造の成分であるN、P、S、Mgは、葉緑体中のクロロフィル、タンパク質、核酸、層状膜の形成に不可欠です。

2.電子伝達体の重要な構成要素であるPCにはCu、Fe-S中心が含まれ、Cytb、Cytf、FdにはすべてFeが含まれ、Mn2+とCl-は酸素放出錯体に不可欠です。

3.リン酸基の重要な役割：同化力を構成するATPとNADPH、光合成炭素還元回路のすべての中間体、デンプン合成の前駆体であるADPG、およびスクロース合成の前駆体であるUDPG、これらすべての化合物にはリン酸基が含まれています。

4. Mg2+ などの活性化因子または調節因子は、ルビスコや FBPase などの酵素の活性化に必要です。Fe、Cu、Mn、Zn はクロロフィルの合成に関与しています。K+ と Ca2+ は気孔の開閉を制御します。K と P は光合成産物の変換と輸送を促進します。

（VI）光合成速度の日々の変動

光合成による「昼寝」は、植物が干ばつに遭遇したときによく起こる現象であり、植物が環境的な水不足に適応する方法でもあります。しかし、「昼寝」による損失は光合成生産量の 30% 以上に及ぶ場合もあり、生産時には適時に灌漑を行うか、干ばつに強い品種を選択して光合成能力を高め、「昼寝」の程度を軽減する必要があります。