The mechanism of radial transportation of chemicals between the phloem and xylem in standing tree trunks determined by the novel imaging techniques
| Project/Area Number |
18H02258
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
黒田 克史 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 (90399379)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
半 智史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | ミネラル / 放射方向移動 / 蛍光物質 / 柔細胞 / セシウム / 立木凍結固定 / アポプラスト / シンプラスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【課題1】幹の内側から外側へのミネラル移動実態の解析のため、幹に髄の反対側の心材・移行材境界部まで届く穴を開け、そこから塩化セシウム溶液を注入して立木凍結伐採法により試料を採取した。クライオSEM/EDXを用いて注入位置から外側方向にセシウムの分布状態の解析を行った結果、セシウムが辺材外側方向に移動することが分かった。一方で本年度の実験では結果の個体間差が大きく、注入位置の調整に問題があったことが考えられたため、今後試料作成方法の工夫が必要である。また、クライオTEM/EDX解析では、凍結準超薄切片作成技術の改良により厚さ200ナノメートルの連続切片の解析が可能となった。解析では柔細胞では細胞壁よりも細胞内容物でセシウムを示す強いピークを示すことを明らかにした。さらにデータを蓄積しセシウム分布を高解像度で解明する。
【課題2】アポプラスト（細胞壁を含む細胞外空間）とシンプラスト（細胞内空間）を区別した物質移動解析のため、スギ苗木の地際から10㎝程度の箇所に木部に到達する切込みを入れ、脱脂綿を用いた塗布により蛍光トレーサーの取り込みを行った。この部位を蛍光顕微鏡により解析し、細胞内酵素による分解で蛍光を発する蛍光試薬がアポプラストから細胞内に取り込まれて蛍光を発するというこれまでの結果に加え、その一部はさらに細胞間隙に移動したと考えられる結果が得られた。アポプラストとシンプラスト間の移動の解析は樹幹放射方向の物質移動の実態解明に重要であり、次年度も手法の改良を行いながら解析を継続する。また、立木凍結固定した試料の蛍光トレーサー解析のため、凍結試料を用いた蛍光物質観察手法の検討を行い、クライオSEM/EDX解析と同様に作成した凍結試料の観察に成功した。この手法は課題1と課題2を組み合わせた解析のツールになる。
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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
立木凍結固定した幹における注入セシウム解析では、これまでに行ってきた幹の外側から内側への移動解析に加え、幹の内側から外側への移動についての解析を進めた。本年度に結果をとりまとめるには至らなかったが、次年度に成果を取りまとめる準備ができた。また、新しい可視化手法として計画したクライオTEM/EDXによる解析は国際共同研究として推進し、手法の改良に成功し新しい結果を得ることができた。この国際共同研究は今後も継続していく予定である。さらに、蛍光物質を用いた移動解析では、アポプラストとシンプラストを往来する様子が観察された。両者間の移動は樹幹放射方向の物質移動の解明につながる面白い結果と考えており、次年度にさらに解析を行う。
以上のように2年目に計画した内容はほぼ達成できており、また研究の進展につながると考えられる結果も得られていることから、本課題は順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題で重要なことは、立木（生きている樹木）の内部で起きている現象をできるだけ再現する工夫をして、樹幹放射方向の物質移動機構を解明することである。成果は順調に得られており、今後も計画通りに進める。課題1については、安定同位体セシウム注入と立木凍結固定伐採法を用いたクライオSEM/EDX解析を主手法として継続するとともに、クライオTEM/EDX等を用いた実験を行う。課題2については、アポプラストとシンプラストを区別した蛍光顕微鏡解析を継続して行うとともに、凍結試料解析やライブ可視化解析等の手法によりデータの蓄積を行う。また、最終年度となる次年度は、課題1と2の成果を合わせて、立木の幹内部で起こる樹幹放射方向の物質移動実態をとりまとめる。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
