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立木の幹内部を可視化する手法を用いた樹幹師部―木部の放射方向の物質移動機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H02258
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関国立研究開発法人森林研究・整備機構

研究代表者

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)

研究分担者 半 智史  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードミネラル / 放射方向移動 / 蛍光トレーサー / 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 / 蛍光物質
研究成果の概要

立木(生きている樹木)の幹内部で起こる樹幹放射方向の物質移動実態を明らかにするために、内部で起きている現象をできるだけ再現する工夫をした可視化実験を行った。セシウムをトレーサーにした実験により、ミネラルは辺材内を拡散と柔細胞機能の複合で双方向に移動すること、辺材と心材間の輸送には拡散ではない未知の物質輸送メカニズムが存在することを明らかにした。また蛍光物質をトレーサーにした実験により、蛍光物質はシンプラスト(細胞膜で囲まれた細胞内空間)とアポプラスト(死細胞や細胞壁を含む細胞外空間)を往来しながら幹を放射方向に移動することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

幹に含まれるミネラルなどの成分は樹種ごとに異なっており、その違いが木材の色、耐久性、強度などの材質に影響する。ミネラルや糖などの成分を含む水は辺材の外側の組織や師部組織で樹幹軸方向(縦方向)に輸送されるため、心材など幹の中央部に含まれる成分は幹の外側から放射方向(半径方向)に動いて蓄積されると考えられているが、その移動の実態は実験として証明されていなかった。本研究では、できるだけ立木で起きている現象をそのまま解析する手法を用いて樹幹の放射方向(半径方向)の成分の移動の実態を細胞レベルで明らかにした。得られた成果は幹の材質の樹種間の違いを理解するための重要な手掛かりとなる。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Natural Resources Institute Finland/Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Natural Resources Institute Finland/Aalto University/Helsinki University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] European Synchrotron Radiation Facility(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Natural Resources Institute Finland/Aalto University/Helsinki University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] European Synchrotron Radiation Facility(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Cellular-level in planta analysis of radial movement of minerals in a konara oak (Quercus serrata Murray) trunk2022

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Katsushi、Yamane Kenichi、Itoh Yuko
    • 雑誌名

      Journal of Wood Science

      巻: 68 号: 1

    • DOI

      10.1186/s10086-022-02024-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] スギ樹幹半径方向のミネラル移動機構の解析―立木の中をそのまま見る工夫―2022

    • 著者名/発表者名
      黒田克史
    • 雑誌名

      グリーンスピリッツ

      巻: 17 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] In Planta Analysis of the Radial Movement of Minerals from Inside to Outside in the Trunks of Standing Japanese Cedar (Cryptomeria japonica D. Don) Trees at the Cellular Level2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Katsushi、Yamane Kenichi、Itoh Yuko
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 12 号: 2 ページ: 251-251

    • DOI

      10.3390/f12020251

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 樹木の心材形成機構の解明に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      黒田克史
    • 雑誌名

      季刊森林総研

      巻: 54 ページ: 14-15

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Radial Movement of Minerals in the Trunks of Standing Japanese Cedar (Cryptomeria Japonica D. Don) Trees in Summer by Tracer Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Katsushi、Yamane Kenichi、Itoh Yuko
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 11 号: 5 ページ: 562-562

    • DOI

      10.3390/f11050562

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Localization of (+)-Catechin in Picea abies Phloem: Responses to Wounding and Fungal Inoculation2020

    • 著者名/発表者名
      T. Jyske, K. Kuroda, S. Keri, A. Pranovich, R. Linnakoski, N. Hayashi, D. Aoki and K. Fukushima
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 12 ページ: 2952-2952

    • DOI

      10.3390/molecules25122952

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualization and Localization of Submicron-Sized Ammonium Sulfate Particles on Needles of Japanese Larch (Larix kaempferi) and Japanese Cedar (Cryptomeria japonica) and Leaves of Japanese Beech (Fagus crenata) and Japanese Chinquapin (Castanopsis sieboldii) after Artificial Exposure2019

    • 著者名/発表者名
      Yamane Kenichi、Nakaba Satoshi、Yamaguchi Masahiro、Kuroda Katsushi、Sano Yuzou、Lenggoro I. Wuled、Izuta Takeshi、Funada Ryo
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 10 号: 12 ページ: 1151-1151

    • DOI

      10.3390/f10121151

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Water potential gradient between sapwood and heartwood as a driving force in water accumulation in wetwood in conifers2019

    • 著者名/発表者名
      Nakada Ryogo、Okada Naoki、Nakai Takahisa、Kuroda Katsushi、Nagai Satoshi
    • 雑誌名

      Wood Science and Technology

      巻: 53 号: 2 ページ: 407-424

    • DOI

      10.1007/s00226-019-01081-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 立木の幹内部の水・元素分布を細胞レベルで解析する-立木凍結固定伐採法とクライオSEM/EDX法-2019

    • 著者名/発表者名
      黒田克史
    • 雑誌名

      木材工業

      巻: 74 ページ: 76-80

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cellular level in planta analysis of radial movement of artificially injected caesium in Cryptomeria japonica xylem2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Katsushi、Yamane Kenichi、Itoh Yuko
    • 雑誌名

      Trees

      巻: 32 号: 6 ページ: 1505-1517

    • DOI

      10.1007/s00468-018-1729-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スギ木部放射組織における物質移動経路の可視化手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      松田泰至、黒田克史、船田良、半智史
    • 学会等名
      日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] クライオSEM/EDXによるスギ辺材に注入したセシウムの樹幹外側から内側への放射方向の移動解析2020

    • 著者名/発表者名
      黒田克史、山根健一、伊藤優子
    • 学会等名
      第70回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光トレーサーを用いたスギ放射組織における物質移動経路の解析2020

    • 著者名/発表者名
      松田泰至、黒田克史、船田 良、半 智史
    • 学会等名
      第70回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カキノキ木部の黒色部位における着色物質の移動経路および木部繊維細胞壁への沈着2020

    • 著者名/発表者名
      岩見佳奈、乃万 了、伴 琢也、荒川 泉、松下泰幸、船田 良、半 智史
    • 学会等名
      第70回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 樹木の木部放射組織における物質移動の蛍光トレーサーを用いた解析2019

    • 著者名/発表者名
      半 智史、松田泰至、船田 良、黒田克史
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スギ樹幹辺材のミネラル放射方向移動における木部柔細胞の寄与2019

    • 著者名/発表者名
      黒田克史、山根健一
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光トレーサーを用いた木部放射組織における物質移動の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      半智史、松田泰至、船田良、黒田克史
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光トレーサーを用いたケヤキの放射組織を経由する物質移動の観察2019

    • 著者名/発表者名
      松田泰至、黒田克史、船田良、半智史
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カキノキ辺材部の黒色化に伴う木部柔細胞の内容物の変化2019

    • 著者名/発表者名
      岩見佳奈、乃万了、伴琢也、松下泰幸、船田良、半智史
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ニセアカシアの心材形成過程における心材成分と細胞内容物の蛍光スペクトルイメージングによる同時観察2019

    • 著者名/発表者名
      太田萌、船田良、半智史
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cytological Changes in Ray Parenchyma Cells during Artificially Induced Cell Death in Cryptomeria japonica2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakaba, Izumi Arakawa, Hikaru Morimoto, Yusuke Yamagishi, Ryogo Nakada, Nobumasa Bito, Takanori Imai, Ryo Funada
    • 学会等名
      2018 SWST/JWRS International Convention
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 太い幹の内部でミネラルが半径方向に移動する実態を立木の実験で解明

    • URL

      http://www.ffpri.affrc.go.jp/research/saizensen/2021/20210511-02.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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