2023 Fiscal Year Annual Research Report
Can the identical gene allow adaptation to different environments? : Taking rheophytic and serpentine ecotypes as examples
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21K06324
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
福田 達哉 東京都市大学, 理工学部, 教授 (00432815)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 環境適応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
河川の水流ストレスに対して植物は、葉身を細くすることによりストレスを低減させていることが知られていたものの、それだけでは地上部全体のストレス低減には繋がらない。そこで葉身と茎を繋ぐ葉柄に関して、河川沿い植物のストレス低減戦略が認められるか否かを明らかにするために力学的および解剖学的解析を行った。研究対象植物として、渓流沿い植物のヤシャゼンマイを用い、その対照種としてゼンマイを用いた。またこれらは山梨県上野原市の鶴川流域から採集した。三点曲げ試験機を用いた力学的解析の結果、ヤシャゼンマイの葉柄がゼンマイのそれと比較して有意に柔軟性を獲得していることが明らかとなった。この柔軟性獲得のメカニズムを明らかにするために、葉柄の解剖学的計測を切片を用いたSEMによる微細形態の計測に加え、解離法を用いて細胞長の計測を行った。また計測箇所に関しては、葉柄は外からの圧力を表皮下の機械組織である皮層部分で受け止めることが報告されていたために、その部分の細胞形態の計測を行った。その結果、細胞が縦長と横長そして高さに関して有意にヤシャゼンマイが大きくなることが示された。また葉柄の単位体積当たりの重量の比較の結果から、ヤシャゼンマイの方が有意に軽くなることが示され、ヤシャゼンマイの細胞サイズの増加が葉柄の単位体積当たりの細胞壁量の減少を導いたことを支持した。これらの結果から、ヤシャゼンマイの葉柄はゼンマイのそれよりも有意に細胞を大きくすることにより、外部の力に対して支点間距離が長くなり柔軟性を獲得していることが明らかとなった。またこのことは単位体積当たりの細胞壁量の減少と関連しており、その結果ヤシャゼンマイは葉柄の先に大きな葉身を付けられなくなったことが示され、このことはヤシャゼンマイにおいて、葉身が受ける力の低下を導いていることが示唆された。
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