針葉樹の樹高成長を規定する生理学的要因の解明

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高木の樹高成長は既往の理論的研究から樹冠上部の水ストレスが主要因となり制限されると考えられてきたが、申請者は樹高世界一のセコイアメスギの高所の葉における水ストレスへの適応と樹冠内の葉の水分特性の恒常性を明らかにし、高木の最大樹高の決定機構として「樹冠内水分恒常性仮説」をたてた。これが高木種に普遍的にあてはまるかを検証するため、樹高50mの秋田スギでも樹冠内の様々な高さの葉について形態特性・水分特性・組織構造を測定した結果、同様の樹冠内水分恒常性がみられた。さらに、高所の葉の貯水機能が高くなるメカニズムには、針葉樹に特有のTransfusion組織が日中の水分供給源および再水和時の貯水スペースとして寄与することが示唆された。ヒノキ科高木種においては、高所の葉は根からの吸水よりも貯水性を優先した組織構造の変化によって樹冠内の葉の水分恒常性が維持されることが考えられる（Azuma et al. 2015）。また、葉内の水分生理特性や貯水機構をさらに明らかにするため、葉内の水の物理化学特性に着目して定量化・可視化する技術研究をおこなった。秋田スギの葉の横断面切片を、顕微赤外分光法により葉の内部の化学特性を可視化する手法の検証から取り組み、水分や糖類の定量的データを葉横断切片の分布とあわせて二次元的に可視化することができた。また、スペクトル解析からは葉の水分保持メカニズムの一因として多糖類が寄与する作業仮説が得られた（Azuma et al. in review）。また、樹体全体を用いて作成したWhole-tree pressure-volume（WT-P-V）曲線から樹体内貯留量を求めるため、WT-P-V曲線とシュートP-V曲線の水分特性値を比較した。その結果、10年生スギ個体においては、木部ポテンシャルの低下にともない消失した樹体内貯留水のうち約90%が葉の貯留水であることが試算され、早朝時の個体の水不足の緩和に大きく寄与していることが示唆された。