世界自然遺産の小笠原樹木を用いた、乾燥による樹木枯死メカニズムの生理的解明

利用世界自然遗产小笠原树从生理学角度阐明树木因干燥而死亡的机制

• 批准号: 16J00301
• 负责人: 才木 真太朗
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J00301/
• 关键词: 樹木生理生態; 土壌乾燥; 小笠原諸島; 環境変動; 樹木水分生理; 樹木解剖学; 森林生態学; 樹木乾燥枯死; 乾燥適応

近年、温暖化等による環境変動によって、突発的な熱波や長い無降雨期間が引き起こす乾燥化が森林生態系へ深刻な影響をもたらしている。そこで、温暖化や乾燥化に対する森林衰退の将来の予測が求められており、この予測を行うには、樹木の乾燥による枯死の生理機構の理解が必要である。現在、樹木の乾燥枯死の生理要因として「道管の水切れ」と「糖欠乏」の二つの仮説が有力視されている。しかし本研究によって、道管の水切れや糖欠乏に先立ち、１）呼吸の低下によるATP合成の減少、２）篩部での糖輸送阻害、３）葉の再生産や地上部や細根部の芽や根の成長の不全が起こることが明らかになった。さらに脱水により道管の水切れが進行すると、木部内のデンプンが可溶性糖に変換され、逆に潅水によって可溶性糖がデンプンに戻され、水切れを起こした道管は機能回復していった。これは可溶性糖が、水切れを起こした道管の水の再充填への関与を示唆する。これらの結果をまとめると、「道管の水切れ」と「糖欠乏」の二つの仮説は、呼吸の低下に伴う代謝不全を介して密に関係していることを示唆している。　また土壌乾燥時に葉の水ポテンシャルを高く保つ”Isohydric”な樹種の方が、葉の水ポテンシャルがより低下する”Anisohydric”な樹種よりも、材の柔細胞の割合が多く、高い糖貯蔵量を持つことがわかってきた。本研究では、１）乾燥による樹木枯死の生理メカニズムを明らかにするうえで、「道管の水切れ」、「糖欠乏」に加え「呼吸低下による代謝不全」の３つの要因を考慮する必要があること、２）また上記3要因への耐性は樹種ごとの水ポテンシャルの調整の仕方によって決まる可能性を示した。この成果に基づき研究を続けることは、「道管の水切れ」と「糖欠乏」と「代謝不全」を考慮した、新規の土壌乾燥による樹木枯死の生理的な機構の提唱へと繋がる。

In recent years, warming and other environmental changes, sudden heat waves and long periods of no rainfall have caused profound impacts on forest ecosystems. It is necessary to understand the physiological mechanisms of tree desiccation and future prediction of forest decline in response to warming and desiccation. Now, the physiological cause of tree drying and death is "water cut" and "sugar deficiency". This study focuses on: 1) Decreased ATP synthesis due to decreased respiration; 2) Impaired sugar transport in sieve; 3) Leaf reproduction; 2) Insufficiency in shoot, bud, and root growth. The water cut of the channel pipe is carried out, the soluble sugar is replaced by the water cut in the wood, and the soluble sugar is replaced by the water cut. The soluble sugar, water cut, and refilling of water in the pipeline are discussed. The result of this is that there is a relationship between "water cut in the canal" and "sugar deficiency", and the relationship between low respiration and incomplete metabolism is closely related. When the soil is dry, the water content of the leaves is high, and the water content of the leaves is low. The water content of the leaves of the trees is high, and the sugar storage capacity of the soft cells of the trees is high. This study shows the necessity of considering 3 main causes of tree die-off due to dryness, water stress, and sugar deficiency, and 2) the possibility of determining 3 main causes of tree die-off due to water stress. The results of this research are as follows: "water cut of road pipe","sugar deficiency","metabolism deficiency","new regulation of soil drying","physiological mechanism of tree death".

项目成果

小笠原の水利用戦略の異なる樹種における土壌乾燥勾配に沿った乾燥耐性の変化

小笠原市不同用水策略树种耐旱性沿土壤干燥梯度的变化

• 发表时间: 2017
• 作者: *才木真太朗;甲野裕理（京大生態研）; 木村芙久,丸山温(日大生物資源),松山秦（北里大）;吉村謙一（京大農学）;矢崎健一(森林総研);中野隆志（山梨県富士山研）,石田厚（京大生態研）
• 通讯作者: 中野隆志（山梨県富士山研）,石田厚（京大生態研）

New model in drought-induced tree die-off in carbon, hydraulic, respiratory stress

碳、水力、呼吸胁迫下干旱引起的树木死亡的新模型

• 发表时间: 2016
• 作者: Saiki S.-T.;Ishida A.;Yoshimura K.;Yazaki K.
• 通讯作者: Yazaki K.

樹木の生理機能における履歴効果～強度乾燥から1年経過した父島乾性低木林樹木にみられる水分生理特性のばらつき

历史对树木生理的影响：在严重干燥一年后，在父岛干燥灌木丛中观察到的水分生理特征的变化

• 发表时间: 2018
• 作者: Saiki Shin-Taro;Ishida Atsushi;Yoshimura Kenichi;Yazaki Kenichi;松山 秦，後藤 大也，河田 凛，才木 真太朗，関川 清広，中野 隆志，安元 剛，神保 充，渡部 終五，坂田 剛，石田 厚;吉村謙一・山形航大・木村芙久・矢崎健一・才木真太朗・丸山温・石田 厚
• 通讯作者: 吉村謙一・山形航大・木村芙久・矢崎健一・才木真太朗・丸山温・石田 厚

南根腐病罹病木の枯死メカニズム

受南方根腐病影响的树木死亡机制

• 发表时间: 2018
• 作者: 木村芙久,矢崎健一,佐橋憲生,鈴木春花,吉村謙一,才木真太朗,太田祐子;丸山温
• 通讯作者: 丸山温

南根腐病による樹木枯死の生理メカニズムの解明

阐明南方根腐病导致树木死亡的生理机制

• 发表时间: 2017
• 作者: *才木真太朗;甲野裕理（京大生態研）; 木村芙久,丸山温(日大生物資源),松山秦（北里大）;吉村謙一（京大農学）;矢崎健一(森林総研);中野隆志（山梨県富士山研）,石田厚（京大生態研）;才木真太朗
• 通讯作者: 才木真太朗