木質バイオマス生産を支える樹木冬芽の越冬機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23580453
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境農学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 荒川 圭太 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (00241381)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 冬芽 / 越冬機構 / 耐寒性 / 休眠 / カラマツ冬芽 / 器官外凍結 / 過冷却 / 凍結抵抗性

研究概要

冬芽の越冬機構である凍結適応機構と休眠について調べた。カラマツ冬芽の凍結挙動を低温走査型電子顕微鏡（cryo-SEM）等で調べると、原基の細胞は部分脱水するものの、細胞内に残存する水は深過冷却していることが示唆された。また、冬芽ではピニトールやスクロースなどが主要な炭水化物として蓄積していたが、それだけでは過冷却能を説明できないものと考えられた。また、カラマツ冬芽の自発休眠が解除されて強制休眠へ移行する過程での可溶性タンパク質組成の変化をLC-MS/MS法で調べると、自発休眠から強制休眠に移行する比較的短期間ではタンパク質組成は大きく変化しないことが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] 樹木の冬芽の自発休眠の解除期における可溶性タンパク質組成変化の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木伸吾,高橋大輔,桑原慎子,上村松生,荒川圭太
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 巻: 60 ページ: 59-63
  • NAID: 110009810735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of supercooling activity of tannin-related polyphenols (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara,C.,Wang,D.,Endoh,K.,Fukushi,Y.,Arakawa,K.,Fujikawa,S.
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: 67 号: 1 ページ: 40-49
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2013.04.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of cell walls and intracellular contents in supercooling capability of xylem parenchyma cells of boreal trees (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Kasuga, Keita Endoh, Megumi Yoshiba, Ippei Taido, Keita Arakawa, Matsuo Uemura, Seizo Fujikawa
  • 雑誌名: Physiologia Plantarum 巻: (印刷中) 号: 1 ページ: 25-35
  • DOI: 10.1111/j.1399-3054.2012.01678.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presence of supercooling-facilitating (antiicenucleation) hydrolyzable tannins in deep supercooling xylem parenchyma cells in Cercidiphyllum japonicum (2012)
  • 著者名/発表者名: Donghui Wang,, Jun Kasuga, Chikako Kuwabara, Keita Endoh, Yukiharu, Fukushi, Seizo Fujikawa, Keita Arakawa
  • 雑誌名: Planta 巻: 235 号: 4 ページ: 747-759
  • DOI: 10.1007/s00425-011-1536-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Freezing activities of flavonoids in solutions containing different ice nucleators (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子、春日純、Donghui Wang、福士幸治、荒川圭太、小山寿恵、稲田孝明、藤川清三
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: Vol.64、No.3 号: 3 ページ: 279-285
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2012.02.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Freezing behavior of cells in evergreen needle leaves of fir (Abies sachalinensis) (2012)
  • 著者名/発表者名: Endoh,K.,Fujikawa,S.,Arakawa,K.
  • 雑誌名: Cryobiology and Cryotechnology 巻: 58 ページ: 125-134
  • NAID: 110009612925
  • 査読あり
• [雑誌論文] カツラ冬芽の細胞の凍結挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤圭太,岡田香織,鈴木伸吾,藤川清三,荒川圭太
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 巻: 58 ページ: 179-184
  • NAID: 110009612934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation on efficacy of supercooling-facilitating substances by various measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, C., Wang, D., Kasuga, J., Moriwaka, G., Arakawa, K., Koyama, T., Inada, T., Fujikawa, S.
  • 雑誌名: Cryobiology and Cryotechnology 巻: 58 ページ: 99-103
  • NAID: 110009457817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change of supercooling capability in solutions containing different kinds of ice nucleators by flavonol glycosides from deep supercooling xylem parenchyma cells in trees (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子、春日純、Donghui Wang、福士幸治、荒川圭太、小山寿恵、稲田孝明、藤川清三
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: Vol.63、No.3 号: 3 ページ: 157-163
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2011.06.001
  • NAID: 120003678802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of supercooling-facilitating (anti-ice nucleation) hydrolyzable gallotannins in supercooling xylem parenchyma cells in katsura tree (Cercidiphyllum japonicum) (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang D., Kasuga J., Kuwabara C., Fukushi Y., Fujikawa S., Arakawa K.
  • 雑誌名: Cryobiology and Cryotechnology 巻: 57 ページ: 147-151
  • NAID: 10030865628
  • 査読あり
• [学会発表] 樹木冬芽における有鱗芽と裸芽の凍結適応機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡田香織,遠藤圭太,荒川圭太
  • 学会等名: 日本木材学会北海道支部・平成25年度研究発表会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール会議室,旭川市
  • 年月日: 2013-11-28
• [学会発表] 樹木の冬芽の自発休眠の解除期における可溶性タンパク質組成変化の分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木伸吾、高橋大輔、桑原慎子、上村松生、荒川圭太
  • 学会等名: 第58回低温生物工学会セミナー・年会
  • 発表場所: 関西大学100周年記念会館（吹田市）
• [学会発表] 様々な溶液における過冷却促進（氷核形成阻害）物質の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子、遠藤圭太、荒川圭太、藤川清三
  • 学会等名: 第58回低温生物工学会セミナー・年会
  • 発表場所: 関西大学100周年記念会館（吹田市）
• [学会発表] 休眠移行期における樹木の冬芽の可溶性タンパク質の分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木伸吾、高橋大輔、桑原慎子、上村松生、荒川圭太
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構（札幌市）
• [学会発表] 樹木冬芽における有鱗芽と裸芽の凍結適応機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡田香織、遠藤圭太、荒川圭太
  • 学会等名: 日本木材学会北海道支部・平成25年度研究発表会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール会議室（旭川市）
• [学会発表] カラマツ木部由来のデハイドリンタンパク質の凍害保護活性について (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤潤、坂本友陽、鈴木伸吾、宇梶慎子、荒川圭太
  • 学会等名: 日本木材学会北海道支部・平成25年度研究発表会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール会議室（旭川市）
• [学会発表] 自発休眠期および強制休眠期のカラマツ（Larix kaempferi）冬芽の原基細胞の凍結挙動の比較 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤圭太、藤川清三、荒川圭太
  • 学会等名: 第63回日本木材学会大会
  • 発表場所: 岩手大学ほか（盛岡市）
• [学会発表] カラマツ木部における冬季誘導性のデハイドリンの機能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本友陽、安達正博、岡田香織、鈴木伸吾、宇梶慎子、荒川圭太、高田直樹
  • 学会等名: 第63回日本木材学会大会
  • 発表場所: 岩手大学ほか（盛岡市）
• [学会発表] 樹木冬芽の越冬過程における可溶性タンパク質の組成変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木伸吾,高橋大輔,遠藤圭太,岡田香織,上村松生,荒川圭太
  • 学会等名: 日本木材学会北海道支部・平成24年度研究発表会
  • 発表場所: 札幌コンベンシヨンセンター
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Supercooling-facilitating hydrolyzable tannins isolated from xylem tissues of Cercidiphyllum japonicum (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang,D.,Kuwabara,C.,Endo,K.,Fukushi,Y.,Fujikawa,S.,Arakawa,K.
  • 学会等名: Plant and Microbe Adaptations to Cold
  • 発表場所: Hokkaido University,Sapporo
• [学会発表] 界面活性剤による過冷却促進(氷核形成阻害)効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子,寺内隆三,高岡尚生,栃木弘,荒川圭太,藤川清三
  • 学会等名: 第57回低温生物工学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] カツラおよびシラカンバ冬芽の組織細胞の凍結挙動の比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤圭太,藤川清三,荒川圭太
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
• [学会発表] Characterizations of supercooling-facilitating hydrolyzable gallotannins in xylem tissues of Cercidiphyllum japonicum (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang D.,Kuwabara C.,Endoh K.,Fujikawa S.,Arakawa K.
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
• [学会発表] 界面活性剤による過冷却促進（氷核形成阻害）効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子、寺内隆二、高岡尚生、栃木弘、荒川圭太、藤川清三
  • 学会等名: 第57回低温生物工学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [学会発表] 器官外凍結および細胞外凍結する樹木冬芽の細胞の凍結挙動の比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤圭太、岡田香織、藤川清三、荒川圭太
  • 学会等名: 第57回低温生物工学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [学会発表] Comparative study on freezing behaviors of dormant buds in katsura and birch trees (2012)
  • 著者名/発表者名: Endoh K., Okada K., Fujikawa S., Arakawa K.
  • 学会等名: Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
  • 発表場所: Hokkaido University (Sapporo, Japan)
• [学会発表] Supercooling activities of polyphenols in solutions containing different ice nucleators (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara C., Wang D, Endoh K., Fukushi Y., Arakawa K, Fujikawa S.
  • 学会等名: Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
  • 発表場所: Hokkaido University (Sapporo, Japan)
• [学会発表] Supercooling-facilitating hydrolyzable tannins isolated from xylem tissues of Cercidiphyllum japonicum (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang D, Kuwabara C., Endoh K., Fukushi Y., Fujikawa S., Arakawa K.
  • 学会等名: Plant and Microbe Adaptations to Cold 2012
  • 発表場所: Hokkaido University (Sapporo, Japan)
  • 招待講演
• [学会発表] 氷核活性を抑制するポリフェノール化合物の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲田孝明，小山寿恵，桑原慎子，荒川圭太，藤川清三
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
• [学会発表] 樹木冬芽の越冬過程における可溶性タンパク質の組成変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木伸吾、高橋大輔、遠藤圭太、 岡田香織、上村松生、荒川圭太
  • 学会等名: 平成24年度日本木材学会北海道支部第44回研究発表会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
• [学会発表] 冬季にカラマツ木部に蓄積するデハイドリンタンパク質の機能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本友陽、岡田香織、鈴木伸吾、宇梶慎子、荒川圭太
  • 学会等名: 平成24年度日本木材学会北海道支部第44回研究発表会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
• [学会発表] カツラおよびシラカンバ冬芽の組織細胞の凍結挙動の比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤圭太，藤川清三，荒川圭太
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Characterizations of supercooling-facilitating hydrolyzable gallotannins in xylem tissues of Cercidiphyllum japonicum (2012)
  • 著者名/発表者名: Wang D., Kuwabara C., Endoh K., Fujikawa S.,, Arakawa K.
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Supercooling-facilitating activities in larch (Larix kaempferi) dormant buds (2011)
  • 著者名/発表者名: Endoh,K.,Fujikawa,S.,Arakawa,K.
  • 学会等名: Cryo 2011 (The 47th Annual Meeting of the Society for Cryobiology)
  • 発表場所: Oregon
• [学会発表] Freezing adaptation mechanism of larch (Larix kaempferi) dormant buds by extraorgan freezing (2011)
  • 著者名/発表者名: Endoh,K.,Arakawa,K.,Fujikawa,S.
  • 学会等名: 9th lnternational Plant Cold Hardiness Seminar
  • 発表場所: Luxembourg
• [学会発表] Supercooling-facilitating activities in larch (Larix kaempferi) dormant buds (2011)
  • 著者名/発表者名: Endoh K., Fujikawa S., Arakawa K.
  • 学会等名: Cryo2011
  • 発表場所: Oregon State University (USA)
• [学会発表] Freezing adaptation mechanism of larch (Larix kaempferi) dormant buds by extraorgan freezing (2011)
  • 著者名/発表者名: Endoh K., Arakawa K., Fujikawa, S.
  • 学会等名: 9th International Plant Cold Hardiness Seminar
  • 発表場所: Abbey of Neumunster Conference Centre (Luxemburg)
• [学会発表] Characterization of supercooling-facilitating (anti-ice nucleation) hydrolyzable gallotannins in supercooling xylem parenchyma cells in katsura tree (Cercidiphyllum japonicum) (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang D., Kasuga J., Kuwabara C, Fukushi Y., Fujikawa S., Arakawa K.
  • 学会等名: 第56回低温生物工学会大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター, 盛岡
• [学会発表] 種々判定法による過冷却促進（氷核形成阻害）物質の効果の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原慎子、王東暉、春日純、森若元太、荒川圭太、小山寿恵、稲田孝明、藤川清三
  • 学会等名: 第56回低温生物工学会大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター, 盛岡
• [備考]
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/rfoa/env/env3-4.html