2010 年度実績報告書

樹木の木材形成の細胞メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号	10F00104
研究機関	東京農工大学
研究代表者	船田良東京農工大学, 大学院・農学研究院, 教授
研究分担者	SHAHANARA Begum 東京農工大学, 大学院・農学研究院, 外国人特別研究員
キーワード	形成層 / 木質バイオマス / 細胞分裂 / 貯蔵物質 / 組織化学 / 細胞分化 / 細胞骨格 / 晩材形成
研究概要	本研究は、木質バイオマスの量や質を決定する樹木の形成層活動や木部細胞の分化制御機構を細胞生物学的に明らかにすることを目的とした。そこで、針葉樹であるモミとスギを用いて、冬期の形成層活動が休眠中の樹幹に人為的な加温処理を行い、樹幹温度の上昇のみで形成層細胞の分裂が誘導されることを明らかにした。さらに、形成層再活動に伴うデンプンや脂質など貯蔵物質量の変化パターンを、組織化学的手法を用いて詳細に解析した結果、形成層細胞や師部柔細胞内に含まれる貯蔵物質量が細胞分裂や細胞分化に伴い有意に減少することから、冬期において光合成による同化産物の供給が制限されている時期においては、デンプンなど貯蔵物質が細胞分裂の開始に必要なエネルギーの供給源であると結論づけた。気温の上昇に伴い、細胞の分裂とともに貯蔵物質の分解酵素活性が上昇すると考えられる。また、形成層活動の開始時期と気温との関連性を統計的に解析し、形成層活動の開始時期と最高気温との間に密接な関連性があることを明らかにし、形成層活動を制御する最高気温の閾値を計算した。これらの閾値を基に、冬期の気温が上昇した場合の形成層活動の開始時期の変化を予測した。さらに、加温処理により形成層活動を誘導した後に低温処理を行うと、細胞の直径の減少や細胞壁厚の増加が誘導されることを明らかにし、針葉樹における晩材形成には、気温の急激な低下が誘導要因の一つであることを明らかにした。樹幹を人為的に上昇させることによる形成層活動の誘導は、樹木の形成層活動や木部細胞の分化制御機構を理解する上で有効な研究モデルであるといえる。