低温脱馴化過程で起こるブドウの冬芽の過冷却能力低下機構の解明

氷点下温度において、ブドウの幹や枝に存在する大部分の水は凍結するのに対し、冬芽内部の原基組織は細胞を過冷却させることで凍結を回避する。本研究はブドウの耐寒性機構の解明を目的としており、2022年度は、高耐寒性品種‘山幸’を用いて、枝に存在する氷から原基組織への凍結の拡大を防ぐバリアとして働く冬芽の基部組織の構造特性について調べた。山幸の冬芽は厳冬期に-30℃程度まで過冷却できる能力を獲得するが、このような低温まで冬芽の基部組織が凍結の拡大を防ぐバリアとして働くためには、そこにある微細孔の最大径が数ナノメートル未満である必要がある。2021年度に行った市販の蛍光色素を用いた実験において、我々は厳冬期の山幸の冬芽の基部組織に存在する微細孔の直径は3nm未満であることを示す結果を得たが、本年度は、様々な分子サイズを持つポリエチレングリコール（PEG）の混合溶液と質量分析イメージングを用いた新たな手法を用いて、その微細孔サイズは2～3nmであると推測した。春に冬芽の原基組織の伸長のために、冬芽の基部を横断する道管が形成されると、それが凍結の侵入口になることで冬芽基部の凍結の拡大を防ぐバリア機能は完全に失われ、ブドウの冬芽は過冷却をできなくなると予想される。しかし、これまでに圃場で発芽を始めた冬芽が弱いながらも過冷却能力を持つといういくつかの報告がなされてきた。この機構は全くの未知であったが、我々は、蛍光色素を用いた実験によって、道管が通水を開始した直後の冬芽では、十数ナノメートル程度の直径を持つデキストランは枝から冬芽内部に染み込んでいかないことを確認した。これは、枝から冬芽内に続く通水経路の内部に、直径が十数ナノメートルよりも大きい穴を持たない何らかの構造物が存在し、それが凍結の拡大を防ぐ能力を持つことを示唆する。我々は、この構造物の特定を目指した実験を開始した。

氷点下温度において、ブドウの幹や枝に存在する大部分の水は凍結するのに対し、冬芽内部の原基組織は細胞を過冷却させることで凍結を回避する。本研究はブドウの耐寒性機構の解明を目的としており、2022年度は、高耐寒性品種‘山幸’を用いて、枝に存在する氷から原基組織への凍結の拡大を防ぐバリアとして働く冬芽の基部組織の構造特性について調べた。山幸の冬芽は厳冬期に-30℃程度まで過冷却できる能力を獲得するが、このような低温まで冬芽の基部組織が凍結の拡大を防ぐバリアとして働くためには、そこにある微細孔の最大径が数ナノメートル未満である必要がある。2021年度に行った市販の蛍光色素を用いた実験において、我々は厳冬期の山幸の冬芽の基部組織に存在する微細孔の直径は3nm未満であることを示す結果を得たが、本年度は、様々な分子サイズを持つポリエチレングリコール（PEG）の混合溶液と質量分析イメージングを用いた新たな手法を用いて、その微細孔サイズは2～3nmであると推測した。春に冬芽の原基組織の伸長のために、冬芽の基部を横断する道管が形成されると、それが凍結の侵入口になることで冬芽基部の凍結の拡大を防ぐバリア機能は完全に失われ、ブドウの冬芽は過冷却をできなくなると予想される。しかし、これまでに圃場で発芽を始めた冬芽が弱いながらも過冷却能力を持つといういくつかの報告がなされてきた。この機構は全くの未知であったが、我々は、蛍光色素を用いた実験によって、道管が通水を開始した直後の冬芽では、十数ナノメートル程度の直径を持つデキストランは枝から冬芽内部に染み込んでいかないことを確認した。これは、枝から冬芽内に続く通水経路の内部に、直径が十数ナノメートルよりも大きい穴を持たない何らかの構造物が存在し、それが凍結の拡大を防ぐ能力を持つことを示唆する。我々は、この構造物の特定を目指した実験を開始した。