針葉樹における放射組織の分化機構と機能に関する細胞生物学的研究

针叶树放射状组织分化机制及功能的细胞生物学研究

基本信息

批准号：
16J04359
负责人：
荒川泉
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

将来的な木質資源の高度有効利用のためには、木材を生産する樹木の幹の成長機構や生命現象の理解が重要である。そこで、樹幹の大部分を占める二次木部細胞の中でも、樹木に特有で寿命が長い放射柔細胞に着目した。長命な放射柔細胞は養分の貯蔵や心材物質の生合成等の機能をもつことから、樹木の生命現象の理解には、放射柔細胞の機能解明が不可欠であると考える。本研究では、複数の針葉樹を用いて、放射柔細胞の分化に伴う細胞内容物および細胞壁の変化と、周囲の組織構造との関連性を明らかにし、放射柔細胞の機能発現に関して議論を進めた。平成30年度は、樹幹の三大機能の一つである養分貯蔵機能に着目し、カラマツ（Larix kaempferi）を用いて解析を行った。この解析では、分化中の放射柔細胞における養分の貯蔵開始と、周囲の組織構造として放射仮道管との関係性に着目した。放射柔細胞におけるデンプンおよび脂質の貯蔵開始に関する前年度の解析に、放射柔細胞の分化段階を評価する指標として二次壁肥厚に関する解析を追加した。現在論文を準備中であり、近日中に投稿予定である。次に、光合成同化産物に着目し、スギ（Cryptomeria japonica）に対して13CO2による光合成同化産物の標識法を用いた研究を実施し、樹幹における光合成同化産物の放射方向の分布について解析を行った。13CO2標識により解析試料を作出し、樹幹試料の炭素安定同位体比測定を行った。この解析により、晩夏の木部放射柔細胞における貯蔵デンプンの生合成には、直近2-3日間の光合成同化産物が用いられない可能性が示唆された。これらの結果は、第69回日本木材学会大会（函館大会）において報告した。この結果に関しては、論文作成に向けて試料の追加解析を進めている。

对于未来木材资源的高效利用，了解产材树木树干的生长机制和生命现象具有重要意义。因此，在构成树干大部分的次生木质部细胞中，我们重点关注了径向薄壁组织细胞，它们是树木所特有的且寿命较长。由于长寿的辐射薄壁细胞具有储存养分和生物合成心材物质等功能，我们认为阐明辐射薄壁细胞的功能对于理解树木的生物学现象至关重要。在本研究中，我们利用多个针叶树来阐明与放射状实质细胞分化相关的细胞内容物和细胞壁的变化与周围组织结构之间的关系，并推进有关放射状实质细胞功能表达的讨论。 2018年度，我们重点关注树干三大功能之一的养分储存功能，并以落叶松（Larix kaempferi）为对象进行了分析。在本次分析中，我们重点研究了分化过程中放射状薄壁细胞营养物质储存的开始与作为周围组织结构的放射状管胞之间的关系。除了前一年对放射状薄壁细胞淀粉和脂质储存起始的分析外，我们还增加了对次生壁增厚的分析，作为评估放射状薄壁细胞分化阶段的指标。目前正在准备一份论文，并将很快提交。接下来，我们以光合同化产物为重点，采用13CO2标记光合同化产物的方法对日本柳杉（Cryptomeria japonica）进行了研究，分析了光合同化产物在树干中的径向分布。使用 13CO2 标记制备分析样品，并测量树干样品的稳定碳同位素比率。该分析表明，夏末前 2-3 天的光合同化产物可能不会用于木质部辐射薄壁细胞中储存淀粉的生物合成。这些结果在第69届日本木材学会年会（函馆会议）上报告。关于这一结果，我们正在对样本进行额外的分析，为撰写论文做准备。