イチョウの材形成及び木材組織構造の網羅的解析から迫る木本植物の進化と環境適応性
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21H02260
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
高田 克彦 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (50264099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安江 恒 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (00324236)
雉子谷 佳男 宮崎大学, 農学部, 教授 (10295199)
工藤 佳世 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 助教 (10757983)
船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734)
半 智史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
内海 泰弘 九州大学, 農学研究院, 准教授 (50346839)
吉永 新 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
佐野 雄三 北海道大学, 農学研究院, 教授 (90226043)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | イチョウ / 木材組織構造 / 形成層 / 水分通道 / 植物進化 / 環境適応性 / 形成層活動 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
イチョウは現存する木本植物の中で最も古い植物種の一つであり、「生きた化石」として木本植物の進化と環境適応を考える上で極めて重要な位置を占めている。本研究ではイチョウの形成層活動と木材組織構造について網羅的に研究することによって、原始的な形質を残すそれらの特異性と形質相互の関連性を明らかにする。さらに、イチョウと他の木本植物の形成層活動と木材組織構造の特徴を総合的に比較・検討した結果にゲノム情報から推定される系統進化の情報を加味することによって、木材科学の観点から木本植物の系統進化と環境適応性に関する新たな知見を提供するとともにこれらの研究領域において新たな研究の方向性を提示する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
形成層活動および二次木部形成および葉のフェノロジーの関連性を調査した結果、春先に師部形成が木部形成よりも優先すること、芽の成長開始時期に形成層活動が再開してから当年木部形成が始まるまで、また形成層細胞の分裂が活発になるまでに、他の樹種に比べ長時間を要することが明らかになった。二次木部細胞の形態を詳細に調べた結果、二次木部には分野壁孔以外の有縁壁孔を全く持たない細胞が存在しており。これらの細胞を新たにGinkgo-fiberと名付けた。また、大径仮道管以外のイチョウの二次木部細胞には、中空の小型突起状構造が存在しており、この微細な突起は放射組織および軸方向柔組織の異形細胞の周辺に頻出していることを明らかにした。二次木部における通水様式を調査した結果、すべての年輪において、染料が分布せず、内腔が水で満たされていない細胞が認められた。これらの通水に関与していない細胞は年輪内に散在し、通水細胞（仮道管）より小径であった。また、染色されていない細胞には、有縁壁孔が認められなかったことから、通水に寄与しない細胞は、Ginkgo-fiberであることが示唆された。また、通水細胞とGinkgo-fiberにおけるキシランの分布が異なること、スギやイヌマキと比較してグルコマンナンの分布が異なることが示唆された。二次木部における分野壁孔の形態学的特徴と軸方向要素の細胞死の出現パターンを調査した結果、イチョウ二次木部には細胞径の違いや有縁壁孔の有無だけではなく、分野壁孔の分布やサイズ、細胞死のタイミングが異なる細胞が含まれていることが明らかとなった。さらに、13CO2パルスラベリング法を用いた実験の結果、イチョウでは針葉樹と較べて師部の転流速度が遅いこと，展葉期に光合成産物の貯蔵も並行して行われること，季節にかかわらず光合成産物は翌年の樹幹木部にはほとんど配分されないことが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
