| Project/Area Number |
21H04734
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
福田 健二 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30208954)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 敦史 九州大学, 農学研究院, 教授 (10360471)
寺田 康彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20400640)
矢崎 健一 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (30353890)
清水 文一 東洋大学, 生命科学部, 教授 (50324695)
楠本 大 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (80540608)
種子田 春彦 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90403112)
梅林 利弘 秋田県立大学, 生物資源科学部, 特任助教 (20585997)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,120,000 (Direct Cost: ¥32,400,000、Indirect Cost: ¥9,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
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| Keywords | MRI / 非破壊観察 / 組織化学 / 通水阻害 / 線虫 / マツノザイセンチュウ / クライオSEM / 遺伝子発現 / エンボリズム / X線CT / 樹脂 / 二次代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
わが国最大の樹木病害であるマツ材線虫病の萎凋枯死機構の核心を、病徴の前期に生じる樹脂道内での線虫の移動とエピセリウム細胞の食害への反応としての木部通水阻害、病徴進展期に生じる線虫の増殖に伴う形成層への加害および木部最外層での面的な通水阻害、という２つの鍵となる場面に焦点を当てる。これら２つの異なる場面において生じているマツと線虫の相互作用を、①MRIによる非破壊での木部通水阻害の観察により経時的に明らかにしつつ、②組織化学的手法による通水阻害原因物質の局在の解析、③微量化学分析および④RNA発現解析による生合成経路の解明へと進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
クロマツ苗に対して2022年および2023年の夏季に強病原性マツノザイセンチュウの接種試験を行った。苗木については、蒸散による負圧が生じない暗黒条件に置いた苗と、通常の自然光条件に置いた苗の通水阻害の進行をMRIにより非破壊観察した。その結果、負圧がある状態（自然光条件）では通水阻害が徐々に進行したのに対して、負圧がない暗黒条件下では通水阻害がまったく発生せず、接種後一定期間を経てから自然光条件に移すとただちに通水阻害が発生した。このことから、材線虫病において通水阻害（エンボリズム）の原因物質は、暗黒条件下で仮道管内に分泌されており、負圧の存在したで通水阻害の発生に至るということが示唆された。また、マイクロX線CTによる接種苗の木部の観察を行った結果、通水阻害部の仮道管内に何らかの物質が存在していることが観察された。これらの観察はすべて数年生の苗木を用いた結果であるが、野外の成木でも同様の現象が起きているかを確認するために、成木での接種試験も行う必要がある。そこで、2022年の春から翌年春まで、筑波大学構内に植栽されたアカマツ成木にMRIを設置し、木部水分通導の季節変化を非破壊で観察した。MRIにより樹液流速分布を可視化することに成功した。MRIによる木部横断面における樹液流速の可視化手法として、従来おこなわれてきたQSI（q-space imaging)に加えて、より簡便で木部組織構造や温度条件等の変化による影響を受けにくい手法として、新たにPSI（phase shift imaging:位相シフト法）による流束密度分布の可視化手法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MRIの不調により一部のデータ予算を繰越して接種試験を再度行う必要があったため、当初の計画に比べると進展が遅れているが、必要なデータは得られており、ほぼ順調と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、2023年度に接種したアカマツ成木の組織サンプルや2024年に接種するクロマツ苗などを用いて、通水阻害を引き起こす原因物質の化学組成や分布と線虫の活動との関係を明らかにすることを目指す。また、アカマツ成木の枯死過程における樹液流速分布の変化を分析し、木部通水阻害および形成層の壊死が樹体全体の枯死を引き起こすメカニズムを明らかにする。
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