樹木細根の成長・枯死・分解過程における生理的機能の解明

阐明树木细根生长、死亡和分解过程中的生理功能

• 批准号: 10J02100
• 负责人: 牧田 直樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02100/
• 关键词: 根; 回転速度; 根成長; 環境要因; 根呼吸; 微生物呼吸; 枯死根; 分解; 重量減少; 炭素循環; CO2; 根呼吸速度; 樹木細根; コナラ; 菌根菌; 相利共生; 光合成速度; 炭素供給

本研究『樹木細根の成長・枯死・分解過程における生理的機能の解明』の目的は、根が発生してからの時間変化に伴う根の生理特性の変動を、根のエイジ(RootAge:発生してからの経過日数)と呼吸量の観点から明らかにすることである。本年度は、昨年度からの継続で、土壌中に設置した透明アクリルでコーティングした自動スキャナ装置を用いて、根の動態観察を継続した。同時に温度や含水率といった環境要因の連続測定も継続して行った。任意の頻度で根の自動撮影ができる画像測定システムを用いることにより、「いつ・どこで・どんな根」が成長あるいは枯死したのか、という詳細な根の時系列情報を獲得することに成功している。また昨年度に開発した、画像から根と土壌を抽出するプログラミングを用いて、根の動態を自動で解析することを可能とした。その成果は、国際誌に掲載された(Nakano, Makita et a1. (2012 : Journal of Plant Nutrition and Soil Science)。本年度は、その画像データを詳細に解析し、短時間における根の動態と環境要因の関係を明らかとした。結果、1週間という短い期間の解析では、明確な環境要因との関係は見られなかったものの、温度よりも含水率に対応して根が伸張していることが明らかとなった。また、その根系の伸張速度は、すべて同調したパターンをとることが観察された。このことは、根系の成長動態は、環境要因に非常に影響をうけていることが示唆された。今後の課題として、他の季節における根の動態も解析し、日変化・季節変化もなども詳細に解析し環境要因に対する反応性の変化を根の回転速度(ターンオーバ)とともに考察する予定である。さらに得られた細根の生理的機能と生態的機能の関係を基に、森林炭素循環における根呼吸および分解呼吸の役割についての考察し、土壌呼吸量あるいは生態系呼吸量に対する根からのCO2放出量の寄与率をもとめたいと考えている。以上より、本研究では、根が生まれてから枯死し、分解されていく過程、つまり「根の一生」を明らかにしようと努力した。この根の時間スケールを考慮した結果は、土壌呼吸に対する根からのCO2放出量の寄与率を正確に評価する際に、非常に重要な要素であることが示唆された。今後、土壌中における炭素蓄積量の不均一性、および土壌呼吸の時空間変動の原因を解明する上で、根の時間変化を考慮する必要があることを提案していきたいと考えている。

"This study の fine root growth, water, trees decomposition に お け る physiological function の interpret" は の purpose, root が 発 raw し て か ら の time variations change に with う root physiological characteristics の の - を, root の エ イ ジ (RootAge: 発 し て か ら の 経 days) と respiratory の 観 point か ら Ming ら か に す る こ と で あ る. は this year and last year か ら の 継 続 で, soil 壌 に set し た transparent ア ク リ ル で コ ー テ ィ ン グ し た automatic ス キ ャ を ナ device with い て, root の dynamic 観 examine を 継 続 し た. At the same time, the に temperature や moisture content と った った environmental factors <s:1> should be measured in conjunction with the 続, 継続, て and った. Any の frequency で root の automatic pinch of shadow が で き る portrait determination シ ス テ ム を with い る こ と に よ り, "い つ · ど こ で · ど ん な root" が growth あ る い は die し た の か, と い う detailed な root の series intelligence を obtain す る こ と に successful し て い る. ま た yesterday annual に open 発 し た, portrait か ら と earth 壌 を spare す る プ ロ グ ラ ミ ン グ を with い て, root の dynamic を automatic で す る こ と を may と し た. Youdaoplaceholder0 そ results そ published in the International Journal に された(Nakano, Makita et a1. (2012: Journal of Plant Nutrition and Soil Science). This year は, そ の portrait デ ー タ を detailed analytical し に, short time に お け る root の dynamic と environment by の masato を and Ming ら か と し た. Results, 1 week between と い う during short い の parsing で は, clear な environment through と の masato wearing は ら れ な か っ た も の の, temperature よ り も moisture content に 応 seaborne し て root が stretching し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. Youdaoplaceholder0, そ, <s:1> root system <s:1> extension speed <e:1>, すべて in harmony, <s:1> たパタ, <s:1>, をとる, とが観 and された. <s:1> <s:1> と, root system <s:1> growth dynamics <e:1>, and environmental factors に are very に influencing をうけて る る とが とが showing された. Future の subject と し て, he の season に お け る root の dynamic も し, Japan -, seasonal variations, も な ど も detailed analytical し に environment by に す seaborne る anti 応 sex の variations change を root の back planning speed (タ ー ン オ ー バ) と と も に investigation す る designated で あ る. さ ら に have ら れ た の fine root physiological function と ecological function の masato を base に, forest carbon cycle に お け る root respiration お よ び decomposition breathing の service cut に つ い て の 壌 し, soil volume あ る い は ecosystem respiration amount に す seaborne る root か ら の amount of CO2 released の send rate を も と め た い と exam え て い る. Above よ り, this study で は, root が ま れ て か ら die し, decomposition さ れ て い く process, つ ま り の life of "root" を Ming ら か に し よ う と efforts し た. こ の root の time ス ケ ー ル を consider し は た results, soil 壌 breathing に す seaborne る root か ら の amount of CO2 released の send rate を に correct evaluation 価 す る interstate に, very important な に elements で あ る こ と が in stopping さ れ た. In the future, in the soil 壌 に お け る carbon volume の heterogeneity, お よ び when soil 壌 の breathing space - の reason を interpret す る で, root の time variations on を consider す る necessary が あ る こ と を proposal し て い き た い と exam え て い る.

项目成果

マレーシアパソ熱帯雨林における根呼吸の特徴～根直径と根組織密度からの探索

马来西亚帕索雨林根呼吸特征——从根直径和根组织密度搜索

• 发表时间: 2011
• 作者: 牧田直樹;小杉緑子;檀浦正子;高梨聡;新山馨;Nik AR
• 通讯作者: Nik AR

Effect of excising and washing treatments on the root respiration rates of Japanese cedar

切除和清洗处理对日本柳杉根系呼吸速率的影响

• DOI: 10.1007/s10310-012-0355-0
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Forest Research
• 影响因子: 1.5
• 作者: Makita N.;Yaku R.;Ohashi M.;Fukuda K.;Ikeno H.;Hirano Y.
• 通讯作者: Hirano Y.

外生菌根菌は樹木生理機能を変化させるのか?～コナラ実生の根呼吸・光合成に着目して～

外生菌根真菌会改变树木的生理功能吗？ - 关注栎树幼苗的根系呼吸和光合作用 -

• 发表时间: 2010
• 作者: 牧田直樹;山中高史;吉村謙一;小杉緑子;平野恭弘
• 通讯作者: 平野恭弘

光合成で獲得した炭素はいつ根呼吸として消費されるのか?13Cパルスラベリング同位体法を用いての解明

使用 13C 脉冲标记同位素法阐明光合作用获得的碳何时通过根呼吸消耗？

• 发表时间: 2013
• 作者: 牧田直樹;小杉緑子;高梨聡
• 通讯作者: 高梨聡

Root respiration rates depend on root morphology in a tropical rainforestat Psoh, Malaysia.

马来西亚普索热带雨林的根系呼吸速率取决于根系形态。

• 发表时间: 2010
• 作者: Makita N.;Kosugi Y.;Dannoura M.;Takanashi S.;Niiyama K.;Nik AR
• 通讯作者: Nik AR