2019 Fiscal Year Research-status Report
Inprovement on the shortened annual cycle system for xylem formation
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18K05761
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
馬場 啓一 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20238223)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 木部形成 / 植物の成長 / 環境応答 / 人工気象器 / 周年性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は人工環境下においてポプラの周年性を短縮させつつ、より自然に近い木部を形成させる育成条件を見出し、季節依存的木部構造の形成を実験室内で短期間に現出させるモデル系を確立することを主な目的としている。実施者らの開発した周年短縮樹木育成システムは、人工気象器と培養室を用いて温度と日長を３段階で制御することにより、成長・落葉・休眠・休眠打破の周年期間を４ー５ヶ月に短縮して繰り返すことができる。昨年度は３ステージで構成される本系のステージ２（秋に相当）の条件を検討し、温度を徐々に下げることで道管径の推移を野外環境と同じく徐々に小さくさせられることを明らかにした。今年度は、昨年度の実施状況報告書で述べたように、学会発表等で質問された「師部における組織構造上の変化はないのか」「それぞれのステージで形成されている木部は正確にはどこか」といった課題に着手した。師部においては、周年短縮系で３周育成、休眠を経るごとに師部繊維の発達が顕著となった。即ち、個々の師部繊維断面が大きくなると共に繊維クラスターのサイズも大きくなり、野外育成した個体のものと酷似していた。一方、同じ期間を休眠させずに育成した場合には個々の繊維もクラスターも小さく、師部繊維の発達に休眠が必要であることが示唆された。この成果は論文発表した。各ステージで形成される木部を正確に知るにはナイフマーク法を用いた。ステージを移動する時、幹の木部に達するナイフ傷を施し、障害組織の観察からステージ移動時に形成していた組織を特定した。その結果、ステージ１から２への移行では遷移的な組織が形成され、ステージ３になると新しい木部は形成されず、ステージ２の最後に分化中だった木部細胞壁の肥厚だけが生じていることが示唆された。これらの結果は日本植物学会と樹木年輪研究会にて口頭発表、発表を申し込んだ日本木材学会は中止となったが発表扱いとなった。
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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
周年短縮系で育成された樹木の年輪内における道管径の変化について、野外での育成同様に徐々に小さくさせるためには日長の変化よりも温度の変化の方が重要で、ステージ２で温度を徐々に下げてやれば道管径が徐々に小さくなることを初年度に明らかにできた。今年度は、その発展的な課題として、周年短縮系における師部組織の変化と、３つのステージそれぞれで形成される木部組織の特定を試み、いずれも明確な結果が得られた。即ち、師部においては、個々の師部繊維の発達についても師部繊維の集合体の発達についても、休眠を経ることによって促進されることが明らかとなった。これは、人工環境を用いて同じ期間、休眠させない株と休眠・休眠打破を繰り返させる株を実験室内で育成し、形成された組織構造を比較することで初めて明らかにできた結果である。また、３つのステージそれぞれで形成される木部については、ナイフマーク法がうまく機能し、木部組織内でそれぞれのステージで形成された構造を指し示すことが可能となった。３つのステージにおける木部の形成量に関しては、既に報告した外径の測定結果を支持しており、ステージ１より２の方が成長量は少なく、３では完全に成長が抑えられ、分化中木部細胞の細胞壁肥厚のみが進行していたことが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書段階では手持ちの遺伝子組換え体を用いて細胞壁糖鎖ひとつひとつについて周年短縮系で生育させた時の変化を観察する予定であったが、挿し木による組換え体の実験用個体の生産が思わしくなく、周年短縮系における細胞壁形成と各種糖鎖の機能との関連については、遺伝子の発現解析の方向からアプローチすることにした。周年短縮系で育成しているポプラの樹幹試料を可能な限り定期的に採取し発現解析の実験を進行しつつ、組換え体の挿し木苗増産も並行して進め、申請段階で記載した組換え体による周年短縮系における樹形形成の違いについても試験したい。また、今年度明らかとなった各ステージで形成される木部について若干の補足データを加えて論文発表したい。
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| Causes of Carryover |
主として新型コロナウィルス感染拡大防止のため、参加・発表を予定していた学会大会が中止となり、その旅費に充てていた分の支出が必要なくなったため、次年度使用額が生じた。今後の研究の推進法策が当初と若干異なることになったため、それらの実験費用に充てる。
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