Roles of Cell Walls of Trees at Subzero Temperatures

零下温度下树木细胞壁的作用

• 批准号: 21K05699
• 负责人: 荒川 圭太
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05699/
• 关键词: 樹皮; 細胞壁; 氷核活性; 凍結挙動; 落葉広葉樹; 細胞外凍結; 樹木; 細胞壁成分; アポプラスト

本研究では、カツラ樹皮で検出される氷核活性の原因物質を特定し、氷点下温度での凍結を促す細胞壁の機能を調べ、氷核活性と細胞外凍結との関連性などについて検討することを目的としている。令和４年度は、カツラ樹皮由来の氷核活性物質の諸性質について調べることを主な目標とした。夏から冬にかけて採集したカツラの枝から樹皮と木部を分離し、それぞれの組織を用いて凍結抵抗性試験をおこなって凍結抵抗性の季節変化を調べるとともに、示差熱分析によって枝や樹皮、木部の凍結開始温度を測定したり、細胞壁を含む粗抽出画分を調製して氷核活性を測定した。これらの実験を通じてカツラの枝の季節的な低温馴化過程におけるこれらの因子の変化を調べた。これらの結果を比べてみると、木部よりも樹皮の方が凍結しやすい傾向にあることや樹皮の凍結開始温度の方がわずかに季節変化に応答したようだと考えられた。さらに、これらの現象がカツラ以外の落葉広葉樹種についても見出されるのか否かを調べることにした。すると、その他の落葉広葉樹種でも、カツラと同様に、樹皮組織の方が先に凍結を開始する傾向がみられた。また、これらの中の数種の枝の各組織から細胞壁画分を含む粗抽出物画分を調製して氷核活性を比べてみると、木部よりも樹皮の粗抽出物画分の方が高い氷核活性が検出された。これらのことから、カツラ以外の落葉広葉樹種でも、深過冷却する木部と比べると細胞外凍結する樹皮の方が細胞壁における氷核活性が高い傾向にあることが示唆された。そのため、細胞壁における氷核活性という観点から考えると、これらの樹木の枝では、木部と比べると樹皮の方がアポプラストに分布する水は凍結しやすい条件下におかれているものと予想された。

This study で は, カ ツ ラ bark で 検 out さ れ る 氷 の nuclear activity causes material を し, 氷 point under specific temperature で の freeze を promote the function of the cell walls of す の を べ, 氷 nuclear activity と extracellular freeze と の masato even sex な ど に つ い て beg す 検 る こ と を purpose と し て い る. And 4 year は, カ ツ ラ bark origin の 氷 nuclear active substances の the nature に つ い て adjustable べ る こ と を main な target と し た. Summer か ら winter に か け て acquisition し た カ ツ ラ の branch か ら と wood bark を separation し, そ れ ぞ れ を の organization with い て freeze resistance test を お こ な っ て freeze resistance の seasonal variations change を adjustable べ る と と も に, differential thermal analysis に よ っ て branch や bark, wood の freeze を start temperature measuring し た り, cell walls containing を む crude to draw points を modulation し て 氷 nucleus Activity を assay た. こ れ ら の be 験 を tong じ て カ ツ ラ の branch の season な cold acclimation process に お け る こ れ ら の の factor - the を adjustable べ た. を こ れ ら の results than べ て み る と, wood よ り も bark の party が freeze し や す い tendency に あ る こ と や の freeze began to bark temperature の party が わ ず か に seasonal variations change に 応 answer し た よ う だ と exam え ら れ た. さ ら に, こ れ ら の phenomenon が カ ツ ラ outside の hiroo leaf tree leaves に つ い て も shows さ れ る の か no か を adjustable べ る こ と に し た. す る と, そ の he の hiroo leaf tree leaves で も, カ ツ ラ と with others に, bark organization began す の party が に first freeze を る tendency が み ら れ た. ま た, こ れ ら の number of の is の branch の organizations か ら mural cells containing points を む crude extract draw points を modulation し て 氷 を nuclear activity than べ て み る と, wood よ り も の rough bark extract draw high の party が い 氷 nuclear activity が 検 out さ れ た. こ れ ら の こ と か ら, カ ツ ラ outside の hiroo leaf tree leaves で も, deep cooling す る xylem と than べ る と extracellular freeze す る bark の party が cell wall に お け る 氷 nuclear activity が high い tendency に あ る こ と が in stopping さ れ た. そ の た め, cell wall に お け る 氷 nuclear activity と い う 観 point か ら exam え る と, こ れ ら の trees の branch で は, wood と than べ る と bark の party が ア ポ プ ラ ス ト に distribution す る freezing water は し や す い conditions に お か れ て い る も の と to think さ れ た.

项目成果

樹木の冬芽が示す凍結挙動と氷核活性の関連性について

树木冬芽冻结行为与冰芯活动的关系

• 发表时间: 2022
• 期刊: 低温生物工学会誌
• 作者: 古賀泰雅;筒井路実;山岸祐介;荒川圭太
• 通讯作者: 荒川圭太

Ice Nucleation Activity Detected in Bark of Cercidiphyllum japonicum

连香树树皮中检测到的冰核活性

• 发表时间: 2021
• 作者: Taiga KOGA;Akira KANNAGUCHI;Shingo SUZUKI;Kengo SHIGETOMI;Keita ARAKAWA
• 通讯作者: Keita ARAKAWA

カツラ樹皮に検出された氷核活性の性質

桂树皮中检测到的冰核活动性质

• 发表时间: 2021
• 作者: 古賀泰雅;鉄穴口晃;鈴木伸吾;重冨顕吾;荒川圭太
• 通讯作者: 荒川圭太

広葉樹の師部と木部で検出された氷核活性と凍結挙動について

阔叶树韧皮部和木质部冰核活性和冻结行为的检测

• 发表时间: 2023
• 作者: 古賀泰雅;筒井路実;荒川圭太
• 通讯作者: 荒川圭太

Soluble sugar accumulation in Phellodendron amurense during seasonal cold acclimation

黄檗季节性冷驯化过程中可溶性糖的积累

• 发表时间: 2022
• 作者: Honoka ASAJIMA;Michiko INANAGA;Keita ARAKAWA
• 通讯作者: Keita ARAKAWA