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世界自然遺産の小笠原の乾性低木林樹木の乾燥耐性の解明と温暖化影響下での森林保全

研究課題

研究課題/領域番号 18H04149
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分64:環境保全対策およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

石田 厚  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (60343787)

研究分担者 相川 真一  東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (10713943)
村尾 未奈  東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (10825342)
吉村 謙一  山形大学, 農学部, 准教授 (20640717)
才木 真太朗  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (30824114)
安田 泰輔  山梨県富士山科学研究所, その他部局等, 研究員 (40372106)
坂田 剛  北里大学, 一般教育部, 准教授 (60205747)
市榮 智明  高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 教授 (80403872)
佐野 雄三  北海道大学, 農学研究院, 教授 (90226043)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2021年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード温暖化 / 乾燥 / 成り年 / 樹木枯死 / 通水欠損仮説 / 糖欠乏仮説 / 台風による塩害 / 南根腐れ病 / 世界自然遺 / 小笠原諸島 / 旱ばつ / 台風 / 塩害 / 木部肥大成長 / 糖欠乏 / 木部キャビテーション / 水ポテンシャル / 世界自然遺産 / 樹木の乾燥枯死 / 樹木の台風塩害 / 降水量変動 / 小笠原 / シマイスノキ / なり年 / 光合成 / 干ばつ / GIS / 樹形構造 / 木部道管 / 樹木の乾燥耐性 / 乾燥化
研究成果の概要

世界自然遺産サイトである小笠原の樹木を用いて研究を行い、種子の成り年、旱ばつ、台風による塩害、南根腐れ病など様々な要因による樹木の枯死が起こった。ここでは樹木枯死をひき起こす生理メカニズムの解明に挑み、「樹木枯死モデル」の提唱を行なった。このモデルでは、気孔閉鎖と光合成低下、篩部を介した根系への糖輸送阻害と根系衰退、それがさらに水吸収の低下をもたらし、光合成がさらに低下し貯蔵糖も低下するといった、負のスパイラルにより最終的には糖欠乏によって枯死するといった、生理過程を示した。すなわちここでは、最終的には糖欠乏で枯死する「糖欠乏仮説」をとなえるに至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年温暖化により、旱ばつや熱波による樹木枯死、森林衰退が世界各地のバイオームで起きている。森林の衰退予測や劣化した森林の修復のため、樹木の乾燥枯死の生理メカニズムの解明が世界的にも喫緊で重要な課題になっている。樹木の乾燥枯死の生理メカニズムとして、木部道管の水切れの進行による「通水欠損仮説」と、気孔閉鎖に伴う光合成低下による「糖欠乏仮説」の二つ仮説が対立して論議されているが、未だ結論は得られていない。この課題で小笠原の亜熱帯林を舞台に、上記二つの仮説における水利用と糖獲得といった密接に相互関連した二つの生理過程を包含した「樹木枯死の統合モデル」の提唱を行ない、被引用数も増加している。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 8件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] ロレーヌ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ペンシルバニア州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ロレーヌ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Sapwood density underlies xylem hydraulics and stored carbohydrates across 13 deciduous tree species in a seasonally dry tropical forest in Thailand2022

    • 著者名/発表者名
      Kawai Kiyosada、Waengsothorn Surachit、Ishida Atsushi
    • 雑誌名

      Trees

      巻: 37 号: 2 ページ: 485-495

    • DOI

      10.1007/s00468-022-02364-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fresh-marketable tomato yields enhanced by moderate weed control and suppressed fruit dehiscence with woodchip mulching2022

    • 著者名/発表者名
      Horimoto Sakae、Fukuda Kazuaki、Yoshimura Jin、Ishida Atsushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 13283-13283

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15568-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolutionary loss of thermal acclimation accompanied by periodic monocarpic mass flowering in Strobilanthes flexicaulis2021

    • 著者名/発表者名
      Ishida Atsushi、Nakamura Tomomi、Saiki Shin-Taro、Yoshimura Jin、Kakishima Satoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 14273-14273

    • DOI

      10.1038/s41598-021-93833-1

    • NAID

      120007149006

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tree hazards compounded by successive climate extremes after masting in a small endemic tree, <i>Distylium lepidotum</i> , on subtropical islands in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomomi、Ishida Atsushi、Kawai Kiyosada、Minagi Kanji、Saiki Shin‐Taro、Yazaki Kenichi、Yoshimura Jin
    • 雑誌名

      Global Change Biology

      巻: 27 号: 20 ページ: 5094-5108

    • DOI

      10.1111/gcb.15764

    • NAID

      120007149005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zn tolerance in the evergreen shrub, Aucuba japonica, naturally growing at a mine site: Cell wall immobilization, aucubin production, and Zn adsorption on fungal mycelia2021

    • 著者名/発表者名
      Doyama Kohei、Yamaji Keiko、Haruma Toshikatsu、Ishida Atsushi、Mori Shigeta、Kurosawa Yoko
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 号: 9 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0257690

    • 関連する報告書
      2021 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] Parenchyma underlies the interspecific variation of xylem hydraulics and carbon storage across 15 woody species on a subtropical island in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai Kiyosada、Minagi Kanji、Nakamura Tomomi、Saiki Shin-Taro、Yazaki Kenichi、Ishida Atsushi
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: 42 号: 2 ページ: 337-350

    • DOI

      10.1093/treephys/tpab100

    • 関連する報告書
      2021 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] Functional differences in seasonally absorbed nitrogen in a winter-green perennial herb2020

    • 著者名/発表者名
      Nishitani S., Ishida A., Nakamura T., Kachi N.
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 7 号: 1 ページ: 190034-190034

    • DOI

      10.1098/rsos.190034

    • NAID

      120006864517

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The unified rule of phyllotaxis explaining both spiral and non-spiral arrangements2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okabe, Atsushi Ishida and Jin Yoshimura
    • 雑誌名

      Journal of the Royal Society Interface

      巻: 16 号: 151 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1098/rsif.2018.0850

    • 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] Effects of major vein blockage and aquaporin inhibition on leaf hydraulics and stomatal conductance2019

    • 著者名/発表者名
      Harayama H., Kitao M., Agathokleous E., Ishida A.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences

      巻: 286 号: 1904 ページ: 20190799-20190799

    • DOI

      10.1098/rspb.2019.0799

    • NAID

      120006636646

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Grazing enhances species diversity in grassland communities2019

    • 著者名/発表者名
      Pulungan Muhammad Almaududi、Suzuki Shota、Gavina Maica Krizna Areja、Tubay Jerrold M.、Ito Hiromu、Nii Momoka、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Ishida Atsushi、Shiyomi Masae、Togashi Tatsuya、Yoshimura Jin、Morita Satoru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 (11201) 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-019-47635-1

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 熱帯雨林の多種共存と動物による確率的な種子散布2019

    • 著者名/発表者名
      柿島聡、石田厚、吉村仁
    • 雑誌名

      植物科学の最前線

      巻: 10 号: A ページ: 39-48

    • DOI

      10.24480/bsj-review.10a6.00153

    • ISSN
      2432-9819
    • 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] 小笠原樹木の水の使い方と乾燥による枯死2019

    • 著者名/発表者名
      石田厚
    • 雑誌名

      森林科学

      巻: 86 ページ: 37-44

    • NAID

      130007676729

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial hydraulic failure followed by late-stage carbon starvation leads to drought-induced death in the tree Trema orientalis2019

    • 著者名/発表者名
      Kono Yuri、Ishida Atsushi、Saiki Shin-Taro、Yoshimura Kenichi、Dannoura Masako、Yazaki Kenichi、Kimura Fuku、Yoshimura Jin、Aikawa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 号: 1 ページ: 8-16

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0256-7

    • NAID

      120006547397

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pine wilt disease causes cavitation around the resin canals and irrecoverable xylem conduit dysfunction2018

    • 著者名/発表者名
      Yazaki Kenichi、Takanashi Takuma、Kanzaki Natsumi、Komatsu Masabumi、Levia Delphis F、Kabeya Daisuke、Tobita Hiroyuki、Kitao Mitsutoshi、Ishida Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 69 号: 3 ページ: 589-602

    • DOI

      10.1093/jxb/erx417

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term changes in the dominance of drought tolerant tree reflect climate trends on a Micronesian island.2018

    • 著者名/発表者名
      Abrams M.D.、Shimizu Y.、Ishida A.
    • 雑誌名

      Asian Plant Research Journal

      巻: 1 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of phloem carbon translocation belowground at stand level in a hinoki cypress stand2018

    • 著者名/発表者名
      Epron D., Dannoura M., Ishida A., Kosugi Y.
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: 00 号: 2 ページ: 00-00

    • DOI

      10.1093/treephys/tpy016

    • 関連する報告書
      2018 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] Atmospheric CO2 captured by biogenic polyamines is transferred as a possible substrate to Rubisco for the carboxylation reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumoto Ko、Sakata Tsuyoshi、Yasumoto Jun、Yasumoto-Hirose Mina、Sato Shun-ichi、Mori-Yasumoto Kanami、Jimbo Mitsuru、Kusumi Takenori、Watabe Shugo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 17724-17733

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35641-8

    • NAID

      120006825895

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 光学法による幹木部および葉のエンボリズムに対する脆弱性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      小笠真由美、安田泰輔、石田 厚
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] PSIIの強光ストレス耐性へのポリアミンの関与~小笠原乾性低木林構成樹種での検討~2023

    • 著者名/発表者名
      小澤 舜、譲原良介、坂田 剛、安元 剛、古平栄一、神保 充、天野春菜、可知直毅、石田 厚
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 種内変種とされてきたアカイタヤとエゾイタヤを異なる種として検討する理由2023

    • 著者名/発表者名
      森 茂太、黒澤陽子、丸山 温、山路恵子、石田 厚
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 亜熱帯樹木群集における葉形質の乾燥応答:種の置き換わりと種内変異に着目して2022

    • 著者名/発表者名
      河合清定、田中憲蔵、漢那賢作、石田 厚
    • 学会等名
      第12回関東森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Temperature independent diurnal fluctuation of root respiration and its linkage with water use in above-ground parts.2022

    • 著者名/発表者名
      Bekku Y.、Sakata T.、Katsuno S.、Hamaguchi S.、Sakata M.、Kachi N.、Ishida A.
    • 学会等名
      第13回国際生態大会(INTECOL2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 材密度の異なる小笠原乾性低木林樹木の糖と水の利用戦略2022

    • 著者名/発表者名
      皆木 寛司、河合 清定、才木 真太朗、矢崎 健一、石田 厚
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 降水量が異なる地域に成立した亜熱帯林群集における生理生態学的特性の比較2022

    • 著者名/発表者名
      河合 清定、田中憲蔵、石田 厚
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原諸島父島に生育する樹木の形成層活動2022

    • 著者名/発表者名
      佐野 雄三、新行寺 博、石田 厚
    • 学会等名
      第72回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原諸島における夏の極端な乾燥条件下での通水欠損障害の進行と木部の通水欠損耐性2021

    • 著者名/発表者名
      皆木 寛司、河合 清定、中村 友美、才木 真太朗、矢崎 健一、石田 厚
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原諸島における強光下で生育する個葉の光ストレスに対する生理生態反応2021

    • 著者名/発表者名
      松山 秦、坂田 剛、岡 義尭、 鈴木 拓也、小澤 舜、安元 剛、古平 栄一、中野 隆志、関川 清広、石田 厚
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原諸島における強光下で生育する個葉の光ストレスに対する生理生態反応2021

    • 著者名/発表者名
      辻祥子、上妻かおり、小澤理香、伊福健太郎・中野雄司、石田厚、彦坂幸毅
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] タイ東北地方の乾燥フタバガキ林における火災実験 -2018年度および2019年度実験の概要-2021

    • 著者名/発表者名
      前田高尚、石田厚、Samreong PANUTHAI、Phanumard LADPALA、Surachit WAENGSOTHORN、安立美奈子
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 草本と木本の呼吸スケーリング2021

    • 著者名/発表者名
      森 茂太、黒澤 陽子、王 莫非、山路 恵子、西園 朋広、小山 耕平、石田 厚
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 強光ストレス下における樹木の色素含有量の変化と光阻害耐性の多種比較2021

    • 著者名/発表者名
      辻祥子、上妻かおり、小澤理香、伊福健太郎、中野雄司、石田厚、彦坂幸毅
    • 学会等名
      第132回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Hydraulic failure and carbon starvation between extreme and mild drought events across 20 drought-tolerant woody plants in the Ogasawara islands.2021

    • 著者名/発表者名
      Minagi K., Kawai K., Saiki S.T., Yazaki K., Ishida A.
    • 学会等名
      第9回東アジア生態学連合国際会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小笠原に生育するシマイスノキの種子生産と炭素・水バランス2020

    • 著者名/発表者名
      中村友美、河合清定、皆木寛司、才木真太朗、矢崎建一、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原樹木22樹種の水分生理特性の季節変化と乾燥耐性2020

    • 著者名/発表者名
      皆木寛司、河合清定、中村友美、才木真太朗、矢崎建一、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原乾性低木林における木部解剖学的特性と生理特性の関係2020

    • 著者名/発表者名
      河合清定、皆木寛司、中村友美、才木真太朗、矢崎建一、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タイの熱帯季節林における土壌呼吸速度の季節変化とその要因2020

    • 著者名/発表者名
      安立美奈子、Samreong PANUTHAI、前田高尚、吉村健一、Srachit、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポリアミンは光合成の光阻害耐性に役立っているか ~小笠原乾性低木林構成種での検討~2020

    • 著者名/発表者名
      岡 義尭、元島わか葉、鈴木拓也、松山秦、神保充、天野春菜、渡部終五、関川清広、中野隆志、安元剛、坂田剛、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 葉の経済スペクトラムに関連したルビスコ基質特異性の種間差2020

    • 著者名/発表者名
      松山秦、坂田剛、岡 義尭、鈴木拓也、安元 剛、古平栄一、中野隆志、関川清広、石田厚
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Growth rings of trees growing in xerophytic scrub forests of Bonin Islands2020

    • 著者名/発表者名
      Kang Han Wang、Yuzou Sano、Tomoaki Ichie、Shuichi Igarashi、Atsushi Ishida
    • 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] タイの混合落葉林におけるDillenia parviflora Griff.の開花時期とその決定要因2019

    • 著者名/発表者名
      前田高尚、石田 厚、Samreong PANUTHAI
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小笠原樹木の乾燥適応戦略に関連した葉肉CO2コンダクタンスとルビスコの種特性2019

    • 著者名/発表者名
      松山 秦、坂田 剛、岡 義尭、鈴木 拓也、安元 剛、関川清広、石田 厚
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 系統や環境を超えた個体根系/地上呼吸配分スケーリングの統一性2019

    • 著者名/発表者名
      森 茂太、黒澤陽子、王 莫非、山路恵子、石田 厚、吉村謙一
    • 学会等名
      第130回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 南根腐病は樹木の根系よりも葉の光合成機能にダメージを与える2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎建一、木村芙久、佐橋憲生、秋庭満輝、張 春花、小嶋美紀子、竹林裕美子、榊原 均、才木真太郎、石田 厚、丸山 温、太田祐子
    • 学会等名
      第130回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 大気環境と植物 第4.2章 植物に対する水ストレスの影響2020

    • 著者名/発表者名
      伊豆田猛(編)
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 世界自然遺産、小笠原での研究概要

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Research at the Ogasawara (Binin) islands

    • URL

      https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~atto/Ogasawara_ENG.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] 世界自然遺産、小笠原での研究概要

    • URL

      http://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~atto/Ogasawara.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] Research at the Ogasawara islands

    • URL

      https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~atto/Ogasawara_ENG.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 世界自然遺産、小笠原での研究概要

    • URL

      https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/~atto/Ogasawara.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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