2021 Fiscal Year Annual Research Report
Physical implication of formation of S2L layer in cell wall of gymnosperm compression wood
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19H03016
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 浩之 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50210555)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧縮あて材 / 針葉樹 / 仮道管 / 細胞壁 / 成長応力 / 二次細胞壁 / リグニン / ミクロフィブリル傾角 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は、引き続きコロナ禍が大きく影響したため、熱帯針葉樹（アガチス、アラウカリアなど）に関する現地測定とサンプリングが叶わなかった。同じ理由で、予定していた、紫外線顕微鏡機器に関するデモ測定がキャンセルとなったため、方針を変えざるを得ない事態に陥ったが、国内の山林探索によって、令和2年度（ヒノキ、イチョウ）、令和3年度（スギ）で良好なデータを示す試料（個体）を得ることができ、これらを（紫外線顕微鏡撮影を除き）徹底解析した。圧縮あて材仮道管は、生立木中で繊維方向に膨張しようとしていること（そのために圧縮の成長応力を発生すること）、切り出した切片内の仮道管は、水中煮沸によって大きく膨張すること（伸びの湿熱回復ひずみを示すこと）、一方、乾燥により大きく収縮することが知られているが、それらの性質は、ほぼ、S2L層の性質に由来するということが結論でできる状態となった。
その理由となる実験的根拠は、（１）圧縮あて材では、S2L層が形成され、S2のMFAが大きい仮道管ほど厚くなり、しかも上述した「あて材に特有の特異な繊維方向寸法変化」が大きくなること（以上、特殊な染色法による光学顕微鏡観察による）。
（２）エックス線回折法によるセルロース200面ベータ回転強度分布パターンに、ラテラルピーク（繊維細胞長軸に対して横巻に発達するセルロースミクロフィブリルに由来すると思われる回折強度））が現れ、その大きさが「あて材に特有の特異な繊維方向寸法変化」に比例的であること。圧縮あて材と同じく、S2層のMFAが大きくなる未成熟材では、S2L層は形成されず、そしてラテラルピークが現れず、またあて材に見られるような「特異な繊維方向寸法変化」はほぼ生じ得ないことが、確定的に示された。
今後は、マツ科などのた樹種を対象とする解析や、紫外線顕微鏡を改良。使用するリグニン化領域の定量的観察が望まれる。
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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
コロナ禍の影響を2年間受け続けた中にあって、当初の研究計画通りには進んでいない。しかしながら、偶然、国内の山林において、良好なデータを示す個体を入手することができた（成木で、極端に発達した圧縮あて材を形成している個体を探し出すのは、通常は困難である）。その個体が示す性質を徹底解析した結果、膨大とも言える基礎データを収集することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したことと重複するが、コロナ禍の影響を2年間受け続けた中にあって、当初の研究計画通りには進んでいない。しかしながら、偶然、国内の山林において、良好なデータを示す個体を入手することができた（成木で、極端に発達した圧縮あて材を形成している個体を探し出すのは、通常は困難である）。その個体が示す性質を徹底解析した結果、膨大とも言える基礎データを収集することができた。
しかしながら、紫外線顕微鏡を改良することで得られると考えている「細胞壁内リグニン分布の定量的観察」が未決課題のまま残されている。令和4年度はこの課題に注力するが、別途検討している、蛍光顕微鏡および偏光顕微鏡画像の解析による方法も有効であると考えており、今後の進展の次第では後者を用いて「細胞壁内リグニン分布の定量的観察」を進めることをも検討している。
令和4年度における大まかな（しかし具体的な）研究計画については、、すでに当年度の交付申請時に述べたとおりである。
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