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Why does leaf hydraulic conductance decline under drought stress?

Research Project

Project/Area Number 20K15554
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionJapan International Research Center for Agricultural Sciences (2021-2022)
Forest Research and Management Organization (2020)

Principal Investigator

Kawai Kiyosada  国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 林業領域, 任期付研究員 (50846334)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords亜熱帯気候 / 海洋島 / 気候変動 / 固有種 / 植物解剖学 / 水分生理 / 木材解剖学 / 光合成 / 土壌乾燥
Outline of Research at the Start

個葉の生理特性に大きな影響を及ぼす葉の通水性(水の流れやすさ)が乾燥ストレス下で低下するメカニズムおよびその波及効果を解明する.そのために,夏季に強い乾燥にさらされる小笠原諸島の樹木を対象に,1)乾燥下での葉の通水性の低下に関わる形態・物理的要因を調べ,2)通水性の低下に対し,光合成や蒸散,水収支といった葉や個体の特性がいかに変化するかを明らかにする.本研究の遂行により,乾燥下における樹木の生理的な応答がわかり,将来の乾燥化に対し樹木の成長や森林の物質生産がどう変わるのか予測に貢献する.

Outline of Final Research Achievements

On the Chichi-jima, which experiences strong dry stress during the summer season, we investigated the diurnal variation of leaf hydraulic conductance and examined the factors that contribute to the differences in patterns among six tree species with diverse leaf physiological and morphological characteristics. The diurnal patterns of leaf hydraulic conductance varied greatly among tree species, with some species showing an increase in the morning followed by a decrease in the afternoon, some peaking in the afternoon, and others exhibiting little variation. The maximum hydraulic conductance throughout the day showed a positive correlation with the percentage loss of conductance, indicating a trade-off between maximum water transport capacity and its maintenance ability. The percentage loss of conductance was also positively related to the capacity of osmotic adjustments in leaf, suggesting that the maintenance of cell turgor is crucial for sustaining water transport in leaves.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

葉の通水性は、植物個体全体の水輸送を律速する要因であり、物質生産や環境適応にも影響する。葉の通水性は乾燥ストレスや光強度などの環境要因に応答して変化することが知られているが、樹種による応答の違いやそのメカニズムについては、特に野外においてよくわかっていない。本課題では、野外の樹木における葉通水性の環境応答には大きな種間差があり、その応答性は、葉の特性と密接に関係していることを見出した。これらの結果は、変動環境における樹木ならびに森林の生理機能の応答予測に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 亜熱帯樹木群集における葉形質の乾燥応答:種の置き換わりと種内変異に着目して2023

    • Author(s)
      河合清定, 田中憲蔵, 漢那賢作, 石田厚
    • Journal Title

      関東森林研究

      Volume: 74 Pages: 77-80

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 樹木における木部形態の多様性と機能2022

    • Author(s)
      河合清定
    • Journal Title

      日本熱帯生態学会ニューズレター

      Volume: 126 Pages: 4-9

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Parenchyma underlies the interspecific variation of xylem hydraulics and carbon storage across 15 woody species on a subtropical island in Japan2021

    • Author(s)
      Kawai Kiyosada、Minagi Kanji、Nakamura Tomomi、Saiki Shin-Taro、Yazaki Kenichi、Ishida Atsushi
    • Journal Title

      Tree Physiology

      Volume: 42 Issue: 2 Pages: 337-350

    • DOI

      10.1093/treephys/tpab100

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tree hazards compounded by successive climate extremes after masting in a small endemic tree, <i>Distylium lepidotum</i> , on subtropical islands in Japan2021

    • Author(s)
      Nakamura Tomomi、Ishida Atsushi、Kawai Kiyosada、Minagi Kanji、Saiki Shin‐Taro、Yazaki Kenichi、Yoshimura Jin
    • Journal Title

      Global Change Biology

      Volume: 27 Issue: 20 Pages: 5094-5108

    • DOI

      10.1111/gcb.15764

    • NAID

      120007149005

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 亜熱帯樹木群集における葉形質の乾燥応答:種の置き換わりと種内変異に着目して2022

    • Author(s)
      河合清定, 田中憲蔵, 漢那賢作, 石田厚
    • Organizer
      関東森林学会2022年度東京大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 降水量が異なる地域に成立した亜熱帯樹木群集における生理生態学的特性の比較2022

    • Author(s)
      河合清定、田中憲蔵、石田厚
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 材密度の異なる小笠原乾性低木林樹木の糖と水の利用戦略2022

    • Author(s)
      皆木寛治,河合清定, 才木真太朗 , 矢崎健一, 石田厚
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Hydraulic failure and carbon starvation between extreme and mild drought events across 20 drought-tolerant woody plants in the Ogasawara Islands2021

    • Author(s)
      K. Minagi, K. Kawai, S.-T. Saiki, K. Yazaki, A. Ishida
    • Organizer
      The 9th EAFES International Congress
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 葉面吸収水の樹体バイオマスへのアロケーション2021

    • Author(s)
      河合清定, 香川聡
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 台風攪乱とマスティングの同時発生は小笠原諸島のシマイスノキの被害を拡大する2021

    • Author(s)
      中村友美、皆木寛司、河合清定、才木真太朗、矢崎健一、中野隆志、石田厚
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小笠原諸島における夏の極端な乾燥条件下での通水欠損障害の進行と木部の通水欠損耐性2021

    • Author(s)
      皆木寛司, 河合清定, 中村友美, 才木真太朗, 矢崎健一, 石田厚
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 柔細胞の種間多様性は木部の機能とどう関係しているか?:冷温帯林と亜熱帯林における検証2020

    • Author(s)
      河合清定, 石田厚, 才木真太朗, 檀浦正子, 中村友美, 皆木寛司, 矢崎健一, 吉川彬
    • Organizer
      組織と材質研究会 2020秋の研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 皆木寛司, 河合清定, 中村友美, 才木真太朗, 矢崎健一, 石田厚2020

    • Author(s)
      小笠原乾性低木樹種の道管の水切れのしやすさと樹形の結びつき
    • Organizer
      第84回日本植物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 中村友美, 河合清定, 皆木寛司, 才木真太朗, 矢崎健一, 石田厚2020

    • Author(s)
      種子生産と台風撹乱の交互作用がシマイスノキの衰退に及ぼす影響
    • Organizer
      第84回日本植物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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