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

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。

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。