生物情報計測学第7回植物の生育・水分状態の計測光合成色素色素含有植物吸収波長クロロフィルa クロロフィルb クロロフィルc クロロフィルd 全植物高等植物・緑藻類褐藻類・珪藻類紅藻類赤，紫～青赤，紫～青赤，紫～青赤，紫～青フィコシアニンラン藻類・紅藻類橙～赤フィコエリトリンラン藻類・紅藻類緑カロチノイド（カロチン）全植物（キサントフィル）青，緑個葉における光のゆくえ H2Oの取り込み入射表面反射 CO2の取り込みＨ2Ｏの放出気孔：イネで約300個/mm2 吸収透過内部反射葉緑体は光合成の場で、チラコイドでは光エネルギーの取り込みや水の分解が、ストロマでは二酸化炭素を取り込んで炭水化物の合成が起こる。植物群落における光のゆくえ入射：100 反射率：ｒ α=100 – r – τ+（0.01rs×τ）吸収されない吸収率： α 土壌面で反射した比率透過率： τ 土壌面反射率：rs 反射（Reflectance : R） 透過 (Transmittance :T) 吸収(Absorption : A) （-・-・-）光合成色素の吸収スペクトル（ＢＩＤＷＥＬＬ，1979）植物色素の光選択吸収性緑色で反射率大反射率透過率近赤外域で反射率大イネの葉に含まれる光合成色素による吸収率（1枚の葉の吸収率に対する各色素の寄与率を表わす）（ＩＮＡＤＡ、1980）葉緑素計（ＳＰＡＤ-502）イネの葉に含まれている葉緑素量を、葉をいためることなく簡単に測定できます。 9枚近赤外域における反射率の増加ダイズ 1枚（％反）射率可視域における反射率の維持波長（nm）複層葉におけるスペクトルと反射率との関係 1100nm ダイズ（％反）射率波長により，SLW の積算値が異なる近赤外域枚 750nm 拡散反射光の増加 SLW（面積重）の積算値ダイズのSLW（面積重）の積算値と反射率との関係 Leaf A：低い葉緑素値 Leaf B：高い葉緑素値反射率（％）入射光反射光 1 波長（nm） Leaf A：低い葉緑素値上層葉 Leaf B：高い葉緑素値下層葉反射率（％） 2 1 Leaf B：高い葉緑素値上層葉 2 Leaf A：低い葉緑素値下層葉波長（nm）可視域上層葉のスペクトルに依存近赤外域複層葉のスペクトルに依存葉緑素値の異なる複層葉の分光反射特性サツマイモ SLWが増加（葉が厚くなる）と近赤外域の反射率が増加ダイズクワ SLWが同じでも近赤外域の反射率が異なる→葉内の組織構造などが拡散反射に影響（％反）射率 SLW（面積重）と近赤外域の反射率との関係近赤外域葉面積指数近赤外域葉面積の増減による反射率の変化高低可視域反射率（％）低高低測定日可視域クロロフィル含量の増減による反射率の変化高波長（nm）ダイズ群落における分光反射率の推移繁茂従来は，解体調査により求めていた葉面積指数 ↓ ２つの波長（850nm, 650nm）を測定することにより，非破壊的手法により推定が可能と葉面積指数：4.7 葉面積指数 850nmと650nmを測定比率を計算：20 疎反射率850nmと反射率650nmの比と葉面積指数の関係水分の吸収域乾燥反射率（％）湿潤波長（nm）緑葉の反射率と水の吸収率葉が乾燥（水分が減少する） ↓ 近赤外域では反射率が増加水分の吸収域反射率（％）波長（nm）葉内水分量の異なる葉における反射率の変動 1496nm 重相関係数（Ｒ）決定係数が低い波長波長と決定係数の関係葉内水分量 10 mg/cm2 38% 反射率（1496nm） 1496nmの反射率（％）と葉内水分量の関係葉内水分量を推定するために選択された波長と重相関係数・標準誤差（ダイズの場合）選択された波長（nm）重相関係数（Ｒ）標準誤差非破壊分析法の概念透過法反射法大型試料の反射スペクトル測定装置農業分野での近赤外分光法の利用