2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of carbon supply and utilization in xylem by isotopic imaging
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18K05758
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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, 大学院工学系研究科(工学部), 主任研究員 (20378912)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
則定 真利子 東京大学, アジア生物資源環境研究センター(現在使用不可), 准教授 (00463886)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 木部形成 / 細胞壁 / 二次イオン質量分析法 / 同位体イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光合成による炭素の吸収とその輸送や固定との関係から、樹木の木部形成過程を明らかにすることを目的とした。樹体内での炭素の動態を追跡するため、炭素の安定同位体(13C)で標識した二酸化炭素を光合成によりポプラに取り込ませ、標識13Cの濃度測定や同位体マッピングによる分布解析を行った。
前年度までに、主要な細胞壁構成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンに注目して13C量や分布の経時変化を調べ、投与した13Cが木質細胞壁に固定される過程を明らかにすることができた。また、師部や木部、さらに木部では細胞壁と水可溶画分の13C量を分析して光合成産物の木部への供給と固定ついて検討した。本研究で明らかになった樹木内での炭素の動態は、樹木の生長や木質細胞壁形成過程を理解する上で重要な要素であると同時に、樹木による二酸化炭素の吸収や蓄積の制御にも有用な知見になると考えられる。
最終年度は、ショ糖など水溶性分子の状態で輸送中の13C標識物質の分布を可視化して、師部や木部における光合成産物の輸送経路を細胞レベルで明らかにすることを目指した。本研究で使用する同位体マッピング法では試料を脱水し薄切する必要がある。13C標識試料木を立木のまま液体窒素で凍結して幹を切断後に凍結乾燥して、可溶性の標識13Cの分布を維持した乾燥試料を得た。凍結乾燥試料は樹脂の浸透が悪く、良好な切片の作製が難しい。樹脂や有機溶媒の検討を行い、同位体マッピングに使用可能な切片を作製することができた。この試料中では木部の細胞内や師管などに通常の固定と脱水を経た試料とは異なる13C標識が検出された。観察可能な領域が限られ、また標識の検出にはばらつきが多かったことから詳細な解析を行うには至っていないが、今後、木部細胞への炭素の輸送経路を追跡することができると考えている。
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Research Products
(1 results)
