太平洋型ブナの不稔メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20H03032
• 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40010:森林科学関連
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 上谷 浩一 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (80638792)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 太平洋型ブナ / 結実豊凶 / 温暖化 / 不稔 / 林冠 / 遺伝的多様性 / 炭素安定同位体比

研究開始時の研究の概要

日本の冷温帯林を代表する樹種であるブナは、太平洋側と日本海側で遺伝的・形質的に異なる地域集団であることが知られる。生息地の大半が気候的な分布限界近くに位置する「太平洋型ブナ」は、近年凶作や無結実の年が長期間続いていることがわかってきた。本研究は、このブナの不稔（無結実）現象のメカニズムに焦点を当て、温暖化や森林の孤立・分断化に伴う太平洋型ブナの繁殖システムの現状および保全に向けた対応策を提示する。

研究成果の概要

本研究は、日本の太平洋側に分布する太平洋型ブナの無結実現象に着目し、その現状やメカニズムを把握することを目的とした。太平洋型ブナは日本海型ブナと比べて遺伝的に異なる集団であるものの、遺伝的多様性の低下による近交弱勢は起こっておらず、雄花の稔性も認められた。一方で、小川群落保護林（茨城）のブナは10年以上に渡りほぼ無結実の状態が続き、ブナの樹冠での結実率も極端に低かった。開花枝をメッシュ袋などで覆ったところ高い結実率を示すことから、何らかの外敵によってブナの受精に障害が出ている可能性がある。太平洋型ブナを持続的に保護するためには、この外敵の存在を明らかにし、対策を講じる必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生態系の重要樹種であるにもかかわらず、長寿命かつ種子生産に豊凶性を持つために、これまで問題の深刻さに誰も気づいていなかった太平洋ブナの不稔現象について、その現状やメカニズムを遺伝・生理生態・生物間相互作用の観点から定量的に解明した世界初の研究である。太平洋型ブナの結実に影響を与える外敵の特定には至っていないものの、開花枝をネット等で覆うことで高い結実率を実現することを明らかにした。具体的なブナ個体群の保全方法を提示できたことは、社会的な課題である持続的な開発目標(SDGs）への貢献にもつながる。

研究成果

• [雑誌論文] No evidence of carbon storage usage for seed production in 18 dipterocarp masting species in a tropical rain forest (2024)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Shuichi、Yoshida Shohei、Kenzo Tanaka、Sakai Shoko、Nagamasu Hidetoshi、Hyodo Fujio、Tayasu Ichiro、Mohamad Mohizah、Ichie Tomoaki
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 204 号: 3 ページ: 717-726
  • DOI: 10.1007/s00442-024-05527-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 日本の森林樹木の地理的遺伝構造（40）ハナガガシ（ブナ科コナラ属） (2023)
  • 著者名/発表者名: 上谷 浩一
  • 雑誌名: 森林遺伝育種 巻: 12 号: 2 ページ: 68-72
  • DOI: 10.32135/fgtb.12.2_68
  • ISSN: 2187-3453, 2187-350X
  • 年月日: 2023-04-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drought tolerance in dipterocarp species improved through interspecific hybridization in a tropical rainforest (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenzo Tanaka、Ichie Tomoaki、Norichika Yuki、Kamiya Koichi、Inoue Yuta、Min Ngo Kang、Lum Shawn K.Y.
  • 雑誌名: Forest Ecology and Management 巻: 548 ページ: 121388-121388
  • DOI: 10.1016/j.foreco.2023.121388
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Accurate dating of tropical secondary forests using wood core Δ14C in Malaysia (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichie, Tomoaki; Igarashi, Shuichi; Tamura, Sae; Takahashi, Ai; Kenzo, Tanaka; Hyodo, Fujio; Tayasu, Ichiro; Meleng, Paulus; Azani, Mohamad Alias; bin Wasli, Mohd Effendi;
  • 雑誌名: Forest Ecology and Management 巻: 546 ページ: 121346-121346
  • DOI: 10.1016/j.foreco.2023.121346
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantifying functional trait assembly along a temperate successional gradient with consideration of intraspecific variations and functional groups (2023)
  • 著者名/発表者名: Nomura Yuki、Matsuo Tomonari、Ichie Tomoaki、Kitayama Kanehiro、Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Plant Ecology 巻: 224 号: 7 ページ: 669-682
  • DOI: 10.1007/s11258-023-01329-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence in phosphorus constraints to photosynthesis in forests around the world (2022)
  • 著者名/発表者名: Ellsworth, D.S., Crous, K.Y., De Kauwe, M.G., Verryckt, L.T., Goll, D., Zaehle, S., Bloomfield, K.J., Ciais, P., Cernusak, L.A., Domingues, T.F., Dusenge, M.E., Garcia, S., Guerrieri, R., Ishida, F.Y., Janssens, I.A., Kenzo, T., Ichie, T., et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 5005-5005
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32545-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tallo: A global tree allometry and crown architecture database (2022)
  • 著者名/発表者名: JUCKER Tommaso, …., IIDA Yoshiko, ..., KOHYAMA S. Takashi…ZAVALA Miguel A(120人)
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 28 号: 17 ページ: 5254-5268
  • DOI: 10.1111/gcb.16302
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leaf toughness increases with tree height and is associated with internal leaf structure and photosynthetic traits in a tropical rain forest (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenzo Tanaka、Mohamad Mohizah、Ichie Tomoaki
  • 雑誌名: Frontiers in Forests and Global Change 巻: 5 ページ: 1002472-1002472
  • DOI: 10.3389/ffgc.2022.1002472
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Verification of the accuracy of the recent 50 years of tree growth and long-term change in intrinsic water-use efficiency using xylem Δ14C and δ13C in trees in an aseasonal tropical rainforest (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Ichie, Shuichi Igarashi, Ryo Yoshihara, Kanae Takayama, Tanaka Kenzo, Kaoru Niiyama, Nur Hajar Zamah Shari, Fujio Hyodo, and Ichiro Tayasu
  • 雑誌名: Methods in Ecology and Evolution 巻: - 号: 5 ページ: 1135-1147
  • DOI: 10.1111/2041-210x.13823
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic Diversity and Structure of Quercus hondae, a Rare Evergreen Oak Species in Southwestern Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Koichi、Ogasahara Misato、Kenzo Tanaka、Muramoto Yasuharu、Araki Takuya、Ichie Tomoaki
  • 雑誌名: Forests 巻: 13 号: 4 ページ: 579-579
  • DOI: 10.3390/f13040579
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 林相の異なる小面積植生パッチから成る森林における哺乳類の生息地選択性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長井 宏賢、五十嵐 秀一、高橋 花甫里、市栄 智明
  • 雑誌名: 森林立地 巻: 62 号: 2 ページ: 81-89
  • DOI: 10.18922/jjfe.62.2_81
  • NAID: 130007967839
  • ISSN: 0388-8673, 2189-6275
  • 年月日: 2020-12-31
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 保持林業の四国での適用：国有林と水源林のスギ・ヒノキ人工林での取り組み. (2023)
  • 著者名/発表者名: 山浦 悠一, 瀨戸 美文, 富田 幹次, 佐藤 重穂, 米田 令仁, 比嘉 基紀, 市栄 智明, 鈴木 保志
  • 学会等名: 第134回日本森林学会大会
• [学会発表] 三箇所のスギ壮齢検定林における冬季水分生理特性の幼老相関 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河合慶恵, 岩泉正和, 久保田正裕, 笹島芳信, 大谷美穂, 斉藤雅一, 五十嵐秀一, 市栄智明, 池田武文
  • 学会等名: 第134回日本森林学会大会
• [学会発表] 東南アジア熱帯雨林における樹木の吸水深度特性：種間差・季節変動・地上部特性との関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 勝浦柊, 松尾奈緒子, 酒井章子, 川原和眞, 市栄智明, 田中憲蔵, Dulce Chung Aurelia, 久米朋宣, 中川弥智子
  • 学会等名: 第32回日本熱帯生態学会年次大会
• [学会発表] 壌乾燥に対するフタバガキ科稚樹の生理生態的応答. (2022)
  • 著者名/発表者名: 市栄智明, 谷本朋子, 五十嵐秀一, 井上裕太, 田中憲蔵
  • 学会等名: 第32回日本熱帯生態学会年次大会
• [学会発表] スギの幼苗段階における水分生理特性および形態的特性と成長・生存との関連性を経時的に評価する試み (2022)
  • 著者名/発表者名: 河合慶恵, 岩泉正和, 笹島芳信, 三浦真弘, 高島有哉, 久保田正裕, 五十嵐秀一, 市栄智明, 池田武文
  • 学会等名: 森林遺伝育種学会第11回大会
• [学会発表] 小川試験地のブナの20年 (2022)
  • 著者名/発表者名: 162.市栄智明
  • 学会等名: 川試験地35周年記念シンポジウム「長期試験地を維持していく意味 ―小川試験地、これまで、これから―」
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of tree age and growth rates by using xylem Δ14C in aseasonal tropical forests. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Ichie
  • 学会等名: SATREPS-PUBS the 2nd Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ブナ科の希少種ハナガガシの地理的遺伝構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上谷浩一, 小笠原実里, 田中憲蔵, 村本康治, 市栄智明
  • 学会等名: 第133回日本森林学会大会
• [学会発表] スギ精英樹の冬季における水分生理特性の幼老相関 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河合慶恵, 岩泉正和,久保田正裕, 大城浩司, 林勝洋, 三浦真弘, 笹島芳信, 上谷浩一, 五十嵐秀一, 市栄智明, 池田武文
  • 学会等名: 第133回日本森林学会大会
• [学会発表] ボルネオ熱帯雨林における様々な樹種の樹高と葉の形質の関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中憲蔵, 市栄智明, Mohamad, A.
  • 学会等名: 第31回日本熱帯生態学会年次大会
• [学会発表] Interspecific hybridization of Dryobalanops, emergent trees in the Lambir Hills National Park (2021)
  • 著者名/発表者名: Nanami, S., Hamada, T., Itoh, A., Yamakura, T., Kamiya, K., Ichie, T., Kenzo, T.. Chong, L.
  • 学会等名: Sarawak. International Conference on Forest Resources Management
  • 国際学会
• [学会発表] Carbon storage and biodiversity co-benefits supported by dead trees in tropical forests (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, S., Salleh, H., Wasli, M.E., Alias, M.A., Ichioka, T., Kenzo, T., Ichie, T.
  • 学会等名: International Conference on Forest Resources Management
  • 国際学会
• [学会発表] Japan Research Consortium for Tropical Forests in Sarawak (JRCTS) (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichie, T., Itioka, T., Nakashizuka, T.
  • 学会等名: International Conference on Forest Resources Management
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スギ精英樹さし木苗の水分生理特性と選抜地気候との関連性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合慶恵, 岩泉正和, 久保田正裕, 笹島芳信, 五十嵐秀一, 市栄智明, 池田武文
  • 学会等名: 第72回応用森林学会大会
• [学会発表] Japan Research Consortium for Tropical Forests in Sarawak (JRCTS) (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichie, Tomoaki, Itioka, Takao, Nakashizuka, Toru
  • 学会等名: International Conference on Forest Resources Management
  • 国際学会
• [図書] 木本植物の生理生態 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小池 孝良、北尾 光俊、市栄 智明、渡辺 誠
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: 共立出版
  • ISBN: 9784320058125