2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of xylem formation process by visualization of photosynthetic carbon in trees
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15K07505
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹内 美由紀 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (20378912)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 木部形成 / 細胞壁 / 同位体イメージング / 二次イオン質量分析法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光合成で吸収した二酸化炭素由来の炭素が木部細胞に取り込まれる過程を明らかにすることを目的とした。炭素の安定同位体である13Cで標識した二酸化炭素（13CO2）を光合成により樹木に短時間取り込ませて標識した試料を作出した。安定同位体比質量分析計(IR-MS)測定による13C量の分析と、二次イオン質量分析法(SIMS)を用いた標識13Cの細胞レベルでのマッピングを行って、樹木内の標識13Cの移動や分配を評価した。
ポプラ（Populus alba x P. grandidentata）のシュートに13CO2を2時間投与してパルスラベリングを行った。13CO2を投与する時間帯は明期の前半あるいは後半の2条件とし、投与後4-30時間生育させた後に試料を採取して、それぞれの試料について標識13Cの取り込みを調べた。
IR-MSによる分析結果から、明期前半に投与された13CO2は速やかに幹木部の細胞壁に取り込まれることがわかった。さらに各試料中の13C取り込み量の比較から、細胞壁に固定される炭素の量は、明期に多く、暗期には減少することが示唆された。
SIMSによる13Cマッピングでは、分化中木部内の13C取り込み位置を特定することができた。二次壁肥厚中木部細胞の細胞壁最内層に13C濃度が顕著に高い層が検出された。またすでに肥厚した細胞壁層での細胞壁全体での13C濃度の上昇が見られた。細胞壁成分の堆積には細胞壁内表面に積み重なるような付加的堆積とすでに形成された細胞壁に染みこんでいくような挿入的堆積が考えられており、標識13Cの分布はこれらの堆積様式を反映していると見られる。また、投与からの経過時間に伴い、標識13Cが形成層から離れた、より形成の進んだ木部にも取り込まれることが観察された。
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