通水阻害と再充填のメカニズムからみた樹木のストレス耐性の解明
【研究分野】森林科学
【研究キーワード】
MRI / クライオSEM / 乾燥ストレス / 凍結ストレス / 流速分布 / 非破壊観察 / 可視化 / 通水阻害 / 樹液流速分布 / キャビテーション / エンボリズム / 再充填 / 樹液流速 / 貯水 / マイクロX線CT / 木部 / 木部構造 / X線CT / 凍結融解 / リフィル / 木部組織 / 壁孔 / 萎凋病 / 道管 / 仮道管 / 凍結
【研究成果の概要】
樹木の幹木部における非生物的ストレス（乾燥ストレスおよび凍結ストレス）による通水阻害の発生と道管の再充填による通水機能の回復、生物的ストレス（病害）による通水阻害の発生について、主にMRIによる非破壊観察手法と解剖学的手法、クライオSEM観察を併用して明らかにした。従来の通水測定手法におけるアーティファクトとして知られている切断や凍結によるエンボリズム、吸水による再充填を生じさせない実験手法を確立した。樹液流速の可視化手法を確立し、QSI法によるケヤキ成木の年輪内の通水部位の特定やPSI法による苗木の流速分布の可視化に成功した。針葉樹の凍結時の壁孔閉塞による通水阻害の発生を明らかにした。
【研究の社会的意義】
ストレスによる木部通水阻害は、樹木の生育限界や森林の衰退枯死を決定する重要な生理学的プロセスであるが、従来は直接観察することが困難で、切枝を用いた通水測定によって評価されていた。MRIを用いた非破壊観察によって、従来の測定手法におけるアーティファクトの発生を抑える手法を確立したこと、実際の樹木内部の樹液流速分布をMRIにより可視化する手法を確立したことは、今後の樹木生理学的研究の基礎となる。また森林限界付近に分布する亜寒帯針葉樹の凍結ストレスによる通水阻害メカニズムとして、従来のエンボリズムとは異なる壁孔閉鎖というメカニズムが働いていることを発見した。
【研究代表者】