2018 Fiscal Year Annual Research Report
Novel mechanisms of winter xylem dysfunction due to pit aspiration in conifer trees
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17H03825
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
種子田 春彦 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90403112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水ストレス / 木部構造 / 仮道管 / 水輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、通水阻害の原因が弱い水ストレスの条件では壁孔の閉鎖であり、強い水ストレスの条件ではエンボリズムも同時に起きることでることが明らかになった。今年度は、壁孔膜の閉鎖の原因を明らかにするために、壁孔膜を閉鎖させる条件を検討した。枝の木部液の凍結する時には、凍結時の水の膨張と氷核ができた場所から凍結が進行するときに生じる水の流れが壁孔膜を動かして閉鎖させると考え、1年生の枝片に圧力を変えて水を流した時に通水コンダクタンスが低下する流速を測定した。その結果、0.4 ～ 0.5 m/h 以上で水の流れやすさが低下し、1.5 m/hでは最大値の20％程度まで低下した。Picea abiesの野外の枝では1 ～ 2 m/hの速さで凍結が進むことを分かっている。このことからシラビソでも冬季の枝の凍結によって壁孔膜が閉鎖する可能性が示唆された。
さらに、昨年度の研究から、シラビソの一年生枝でエンボリズムを起こした仮道管に水が再充填される可能性が示唆された。この再充填現象を実験室内で再現し、現象の時空間的スケールを明らかにするためにMRIを用いて再充填過程の可視化に挑んだ。Picea abiesで同様に実験を行っているInnsbruck大学のStefan Mayr教授にアドバイスをいただき、3月末に風衝環境に生えている枝を採集して枝の切り口が水に浸からないように葉を水に浸けた。この枝に関して1日、3日、10日後で木部の水分布を撮像した。この年は春の訪れが早く早々に水ストレスが解消されたこともあり、採集時には木部の大部分に水が満たされていた。このため、明確な傾向を見出すのは困難であったが、一部の枝で水の再充填が確認された。来年度、これがアーティファクトでないことを確認するとともに、再現性を確認したい。
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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
今年度の研究から、壁孔膜の閉鎖の原因や、MRIを用いた再充填現象の観察の解明の取り掛かりとなる重要なデータが得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
風衝環境における常緑針葉樹の通水阻害とその回復のメカニズムを明らかにするため、来年度は以下の実験を予定している。
（１）凍結時に生じる水の流れが壁孔の閉鎖を促す、という仮説を検証するために、凍結時の凍結速度を赤外線サーモグラフィーで測定する。この際に壁孔が閉鎖するかをcryo-SEMを使って確認する。
（２）ひきつづきMRIを用いた木部内の水分布の経時変化の非破壊的な測定によって通水阻害からの回復過程の可視化を引き続き行う。これは、研究分担者である福田健二教授と協力して行う。
（３）風衝環境での通水阻害の原因のひとつである大きな木部張力は、針葉の障害によるクチクラ蒸散の増加によって起きることが示唆されている。どのくらいの増加で木部張力の増大や通水阻害が起きるのかを定量的に評価する。
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Research Products
(7 results)
