Eludication of the mechanisms making the leaf Si concentration diverse

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K20661
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 梶野 浩史 東北大学, 生命科学研究科, 特任研究員 (30967790)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 樹木機能形質 / バイオメカニクス / 葉寿命 / 多様性 / トレードオフ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、植物のケイ素利用様式が多様化するメカニズムを解明するために、「植物のケイ素の利用にはどのような制約がかかっているか」を明らかにすることである。ケイ素は植物の葉の力学的な支持等に用いられる有用元素であるが、ケイ素を葉の支持等に用いる種は植物の中でも一部であり、多くの種はケイ素を根で排除して体内に取り入れないようにする。そのため、ケイ素の利用にはメリットだけでなく何かしらのデメリットや制約が存在すると考えられるが、ケイ素の利用が一部の種に限定的である理由を定量的に示した研究はまだない。本研究はケイ素とセルロースをはじめとする細胞壁構成成分のもつ力学特性の違いに着目して、多くの種がケイ素を用いない理由の解明を目指す。申請者のこれまでの研究では、葉のケイ素濃度の高い種では、葉は硬いがより小さな変形で壊れる（つまり脆い）ことが明らかになった。本研究ではさらに、葉の力学特性と葉寿命の関係に着目し、「ケイ素を多く含む葉は硬いが脆いため、長期間の使用には適さない」という仮説を検証する。
初年度である当該年度は実験に用いるために、さまざまな系統群の常緑樹と落葉樹を含む樹木の実生苗を共通圃場にて育成した。しかしながら、実生苗の生育が予想していたよりも遅く、十分な量の葉を採取できなかったため、今年度は葉のケイ素濃度と力学特性の測定を行わなかった。令和5年度は育成した実生苗を用いて葉のケイ素濃度と力学特性を多種間で比較し、葉のケイ素濃度、力学特性、葉寿命が種間でどのように関係するかを検証する。また、野外に自生する樹木を用いて、葉寿命の異なる近縁種間のの葉のケイ素濃度と力学特性の比較も行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験に用いる実生苗の成長が予想よりも遅かっため、葉のケイ素濃度と力学特性の測定を当該年度は行えなかった。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度は、令和4年度から育成している実生苗を用いて葉のケイ素濃度と力学特性を測定する。また、野外に自生する樹木を対象に、葉寿命が異なる近縁種の葉のケイ素濃度と力学特性の比較も行う。

Causes of Carryover

葉のケイ素濃度と力学特性の測定のために、京都大学に行く必要がある。また、野外での葉の採取のための旅費も必要である。