2015 Fiscal Year Annual Research Report
13Cラベリングとイオン顕微鏡を組み合わせた森林樹木への炭素固定プロセスの解明
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15H04513
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
檀浦 正子 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (90444570)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 美由紀 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (20378912)
小南 裕志 国立研究開発法人森林総合研究所, その他部局等, 主任研究員 等 (70353688)
高橋 けんし 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10303596)
高梨 聡 国立研究開発法人森林総合研究所, その他部局等, 主任研究員 等 (90423011)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 気候変動・炭素収支 / 森林炭素循環 / パルスラベリング / 安定同位体 / イオン顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、二酸化炭素が樹体にとりこまれてから放出されるまでの、時間と量を明らかにするために、炭素安定同位体ラベリングを行い、以下の3 つの方法で13C を追跡することによって炭素の移動速度と滞留時間を明らかにしてモデルに供するものである。それぞれの手法で、時間スケールの異なる追跡となる。
1) 13C 気体の分析(TDLS)：数分―数か月で放出される炭素
2) 13C 固体の分析(IRMS)：数年でリターとなる、あるいは樹体に固定される炭素
3)固体の中の13C 分布の観察(NanoSIMS)：樹木が枯死するまで存在する炭素
常緑針葉樹（マツ）および落葉広葉樹（ブナ）の1-３ｍ程度の苗を対象にラベリングをおこない、葉の炭素動態の時系列分布を詳細にみるために、3時間ないし4時間おきの高頻度のサンプリングをおこなった。１）ブナについて、幹からの呼吸中の13CO2をTDLSで分析した。2)葉を用いて、ラベリングで付加された13Cがどのような形で存在しているのか追跡するために構造体炭素および、非構造体の炭素にわけ、可溶性炭素（可溶性糖類・アミノ酸・有機酸）とデンプンについて同位体比をIRMSで測定した。可溶性炭素とデンプンには平均よりも高い13Cが検出され、取り込まれた炭素がそれらの画分にあることが示された。この手法に関しては現在共著論文をまとめ、現在投稿中(Desalm et al)である。３)NanoSIMSに関しては、植物体試料を観察するための試料処理方法を検討された。処理過程で失われてしまう可溶性炭素についての観察は困難であったが、デンプン粒内での分布をはっきりと観察することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者が頭脳循環を加速する若手研究者派遣プロジェクトとしてフランスへ渡航したため、当初予定していた富士吉田試験地でのラベリングは平成28年度に延期した。しかし渡航先でラベリングを行いサンプルの炭素を分画し、IRMSで測定する手法を発展させ、糖の分離にも進展させることができた。NanoSIMSに関してもサンプル処理の間に糖などの可溶性炭素が失われる問題の改善にとりくみ、凍結乾燥処理などさまざまな方法を試みることができた。結局、可溶性炭素を完全に観察することは不可能であったが、その問題は分画およびIRMSで補完できそうであることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、落葉広葉樹（コナラ）と常緑針葉樹（マツ）を対象にラベリングを行う予定である。富士吉田試験地においては、冬季にマツのラベリングを実施し、非生育期の炭素の配分を確認したいと考えている。また、試料のIRMS分析を進め、その結果から数時間おきに採取し保存してあるサンプルから、一部を選んでNanoSIMSでの観察に供する。
NanoSIMSでは炭素がデンプン粒の表面にある場合や内部にとりこまれた場合の両者がはっきりと観察されることが明らかになったため、数時間おきに採取した葉のサンプルにおいて、デンプンの同位体比の日変化および、デンプン粒にとりこまれているかどうか観察することで、葉における炭素の配分および流れの時系列変動をあきらかにし、モデルを構築したいと考えている。
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