2023 Fiscal Year Final Research Report

The role and the origin of the bulk elastic modulus in the water relations of conifer shoots.

Research Project

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Project/Area Number	20K06154
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	Forest Research and Management Organization
Principal Investigator	Saito Takami 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 (30403108)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	秋山拓也東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (50553723) 三好由華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 (50781598)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	細胞壁 / 弾性的性質 / 水ポテンシャル / 膨圧維持 / 圧力ー体積曲線 / 水分生理 / 引っ張り試験 / メタセコイア
Outline of Final Research Achievements	Bulk modulus of elasticity is one of the indicators of water use trait of a leaf. This parameter is obtained from the ratio of the shift in cell turgor divided by that of the relative water content of the leaf cells. It is assumed that this parameter represents elastic properties of cell walls of the leaf cells. However, the evidence is only limited to a few broad-leaved trees. The aim of this study was to clarify the determination of the bulk modulus of elasticity in coniferous trees. Firstly, the bulk modulus of elasticity was lower in coniferous trees than broad-leaved trees. This suggests that conifer leaf cells have a better ability to maintain turgor when leaves lose water. Secondly, the elastic properties of cell walls decreased significantly, and large amounts of components were released into the water at around 60°C in both coniferous and broad-leaved trees. This suggests that some structure that shifts at around 60°C is responsible for the elastic properties of cell walls.
Free Research Field	樹木水分生理生態学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	学術的意義として、葉の水分利用における細胞壁の物理的性質の役割についての知見を深めたことが挙げられる。調べた針葉樹の体積弾性率は広葉樹より低かったことから、針葉樹の水分利用が保守的であることが示唆された。また、針葉樹・広葉樹ともに約60℃で変性するような要因が、体積弾性率に深く関与していることが示唆された。社会的意義として、国内の林業の省力化に役立つことが挙げられる。日本の人工林は主に針葉樹で構成されており、それぞれの樹種の水分利用のあり方について深い理解が欠かせない。例えば、植栽する苗木を施設で育成する際に、樹種の葉の細胞壁の性質を踏まえた上で、灌水量や頻度の計画を立てることが可能になる。