2021 Fiscal Year Annual Research 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 – 2022-03-31
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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 / 休眠 |
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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、より自然に近い年輪を持つ木部を形成させることを主な目的とし、周年短縮系で形成される木部の特徴を明らかにした。実施者らの開発していた周年短縮樹木育成システムは、異なる温度と日長を組み合わせた３つのステージで構成され、成長・休眠を含む周年期間を５ヶ月に短縮して繰り返すことができる。
これまでに、この系のステージ２（秋に相当）の条件検討を行い、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。また師部においては、休眠を経るごとに師部繊維の発達が進行することを明らかにした。その後、各ステージで形成される木部組織がどこかをナイフマーク法によって特定した。また、この周年短縮系育成における細胞壁関連遺伝子の発現変動を明らかにするために経時的に幹試料をサンプリングしてRNA-seq解析を行った。その結果、木部や師部の分化や細胞サイズに寄与する遺伝子群は春夏に相当するステージ1で発現量がピークになるクラスターに多く、細胞壁成分合成の遺伝子群はステージ1終盤から２の初頭にかけてピークとなるクラスターに多いことがわかった。
最終年度では、各ステージで形成される木部それぞれを顕微FT-IR測定し、細胞壁成分比の違いを推定した。また、顕微鏡画像から組織構造の計測を行い、細胞の成長や細胞壁の形成量について調べた。顕微FT-IRの結果から、ステージ２，３と比べてステージ１でリグニン量が少ないことが示唆された。組織構造の計測からは、ステージ２で温度を徐々に下げていくと道管の形状は徐々に小さくなるが、細胞壁の厚さは一過的に薄い時期が生じることがわかった。
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