光合成は, 植物のおかれている環境によって制御されます. その環境要因には, 水分や光, 温度など人間が感覚的に捉えやすいもののほか, 大気中の CO2 濃度, 窒素もあります.
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CO2 濃度
光合成速度は CO2 濃度が上昇すると高まります. しかし, 一定濃度になるとそれ以上高くなりません. これを CO2 飽和点といいます.
C3 植物の CO2 飽和点は 1500 〜 1800 ppm, C4 植物は 800 ppm 程度です. C4 植物の CO2 飽和点が C3 植物よりも低いのは, C4 植物では CO2 濃縮機構が働くためです.
大気中の CO2 濃度は 380 〜 400 ppm です. 対して, 音質など密閉空間の CO2 濃度は, 栽培環境や時間帯によって大きく変化します.
夜は植物や土壌微生物の呼吸によって 500 ppm 程度まで上昇します. 一方, 太陽が出て光合成が行われると急速に低下して, 100 ppm 程度になることもあります.
窒素
窒素 (nitrogen) は根から吸収され, クロロプラストに含まれているタンパク質などの合成に利用されます. 窒素が不足すると, 下位葉のクロロプラストに含まれているタンパク質がアミノ酸へ分解され, 新しくつくられた上位葉へ転流して窒素の不足分を補います. そのため, 下位葉は黄変したり枯れたりしてしまいます.
窒素不足はクロロプラストのタンパク質合成を低下させるとともに, 葉面積を減少させます. つまり, 光合成を抑制する大きな原因になるのです.
