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Oct 08, 2023

CO2レベルの増加により作物の栄養価が低下する

Di Cell Press, 19 novembre 2022 A causa dell'aumento dei livelli di CO2;

Cell Press 2022 年 11 月 19 日

二酸化炭素濃度が上昇すると、植物が成長して栄養価の高い食物を提供するために必要なミネラルを摂取することが困難になります。

CO2 レベルの上昇は植物のミネラル欠乏を引き起こし、その結果作物の栄養価が低下します。

For years, one of the only possible bright sides of increasing levels of atmospheric carbon dioxide (CO2) seen by scientists is enhanced photosynthesisPhotosynthesis is how plants and some microorganisms use sunlight to synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">光合成。 結局のところ、植物は光合成に二酸化炭素を使用するため、温室効果ガスのレベルが高くなると植物の生産性が向上すると予想されていました。 しかし、二酸化炭素濃度の上昇により、植物が成長して栄養価の高い食物を提供するために必要なミネラルを摂取することが困難になるため、この影響は予想よりも小さい可能性があります。 これは、フランスのモンペリエ植物科学研究所の科学者らが、11月3日に『Trends in Plant Science』誌に掲載された総説で説明している。

「人間の栄養にとって不可欠な2つの主要な栄養素がこの現象の影響を受ける可能性があります。1つ目は窒素から作られるタンパク質で、2つ目は鉄です。」 — アラン・ゴジョン

「文献には、21世紀末に予想されるCO2レベルにより、ほとんどの植物の窒素濃度が低下し、主に植物製品のタンパク質含有量に影響を与えることを示す多くの報告がある」と筆頭著者のアラン・ゴジョンは言う。 。 「高いCO2環境で植物を育てることが、ほとんどの主食作物のタンパク質含有量と食料の将来になぜこれほど悪影響を与えるのかを理解することが非常に重要です。」 ゴジョン氏は、フランス国立農業・食品・環境研究所の研究責任者です。

Plants use photosynthesis to incorporate CO2 into sugars that they derive their energy from. However, photosynthesis does not provide plants with the key minerals they need to grow. For most plants, these minerals, such as nitrogen, phosphorus, and iron, are picked up from the soil through their root systems. Nitrogen is particularly important as it is a key building block for the amino acids<div class="cell text-container large-6 small-order-0 large-order-1"><div class="text-wrapper"><br />Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.<br /></div></div>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">植物がタンパク質を作るために使用するアミノ酸。

窒素欠乏は、植物がその組織を構築するのが困難になるだけでなく、人間に提供される栄養が少なくなるということも意味します。 「明らかなことは、米や小麦など、世界中で使用されている主要作物の栄養成分が、CO2上昇によって悪影響を受けているということです。これは、食料の品質と世界の食料安全保障に大きな影響を与えるでしょう」と担当著者のアントワーヌは言う。マルタン、フランス国立科学研究センターの研究者。

「人間の栄養にとって不可欠な2つの主要な栄養素が、この現象によって影響を受ける可能性があります」とゴジョン氏は付け加えた。 「1つ目は窒素から作られるタンパク質です。発展途上国ではこれが大きな問題になる可能性があります。なぜなら、これらの国では多くの食事にタンパク質が豊富ではなく、高CO2環境で栽培された植物はタンパク質が20～30パーセント少ない可能性があるからです。2つ目は、鉄欠乏症はすでに世界中で推定 20 億人に影響を及ぼしています。」

地球規模の食糧システムを超えて、大気中の CO2 レベルの増加による植物のミネラル状態の低下は、気候変動を緩和するための負のフィードバック ループにつながる可能性があります。 「大部分の植生が窒素やその他のミネラルを欠乏している場合、光合成の強化に伴う陸域の炭素吸収量は制限される可能性があり、大気からのCO2捕捉のさらなる増加が妨げられる可能性があります」とゴジョン氏は言う。

「私たちは、二酸化炭素濃度の上昇が植物のミネラル組成に及ぼす悪影響の原因となるメカニズムを本当に理解したいと考えています」とマーティン氏は言う。 「例えば、私たちは現在、これらの悪影響の背後にある自然の遺伝的変異を調査しており、将来の二酸化炭素雰囲気下で作物の栄養価を向上させるためにその後利用できる可能性があります。」

参考文献: 「CO2 上昇下の植物ミネラル栄養の減少: 悪い取引の生理学的および分子的側面」、Alain Gojon、Océane Cassan、Liên Bach、Laurence Lejay、Antoine Martin 著、2022 年 11 月 3 日、Trends in Plant Science.DOI: 10.1016 /j.tplants.2022.09.002

This work was supported by the I-Site MUSEThe Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) is a panoramic integral-field spectrograph on ESO's Very Large Telescope in Chile. It operates in the visible wavelength range and helps astronomers reveal objects that cannot be found in imaging surveys." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MUSE、MITI 学際的 PRIME プログラムを通じた CNRS、および INRAE の BAP 部門。