2010 Fiscal Year Annual Research Report
樹木の冬芽の凍結適応機構の解明と凍結挙動を制御する物質の同定
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10J03319
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
遠藤 圭太 北海道大学, 大学院・農学院, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 器官外凍結 / 冬芽 / 深過冷却 / カラマツ / Cryo-SEM / フリーズレプリカ / 相分離 / 細胞内凍結 |
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| Research Abstract |
本研究では、寒冷地に生育する樹木の冬芽が厳しい冬の氷点下温度にどのように適応しているのかを明らかにするために、冬芽の組織細胞の凍結挙動を低温走査型電子顕微鏡等を用いて観察してきた。平成22年度では、なぜ冬芽のみが他の組織とは異なる器官外凍結と呼ばれる特殊な凍結適応機構を示すのかを明らかにするために、冬芽から冬芽内の組織を摘出して、各組織のみを凍結させた時の細胞の凍結挙動を観察した。すると、翌年に葉や花となる冬芽の中心組織である原基組織の細胞は、冬芽の中に存在する時とは異なり細胞にとって致死的となる細胞内での水の凍結(細胞内凍結)を起こしてしまうことが明らかとなった。さらに、細胞内凍結が起きる原因を細胞膜に着目してフリーズレプリカ法を用いて観察を行ったところ、細胞内凍結を起こす温度とほぼ一致して細胞膜上で相分離を起こす様子が観察され、相分離によって細胞外から細胞内へ氷が伝播し、細胞内凍結を起こしてしまうことが明らかとなった。
これまでの研究により、冬芽は原基組織の細胞が組織のみで凍結すると細胞内凍結を起こしてしまうため、器官全体で氷点下温度に適応しているということが明らかとなってきた。さらには、器官外凍結という特殊な凍結適応機構が、冬芽の原基組織の細胞の細胞膜の状態から春先の開芽、開葉に密接に関係していることが強く示唆されている。
これまでに知られている、師部、形成層、常緑葉の細胞外凍結、木部の深過冷却という凍結適応機構に加え、冬芽の凍結適応機構が明らかになることで、樹木全体での氷点下温度に対する適応機構解明に重要な知見となり、また樹木が草本植物に比べて遥かに高い凍結抵抗性を持つ原因解明につながる。
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Research Products
(6 results)
