研究成果

樹木の乾燥ストレス反応の種間差を引き起こすメカニズムを解明 -葉脈構造と水チャネルタンパク質の関与-


2019年06月05日


     石田厚 生態学研究センター教授、原山尚徳 森林研究・整備機構森林総合研究所主任研究員、北尾光俊 同研究グループ長、Evgenios Agathokleous 南京大学教授らの研究グループは、樹木の乾燥ストレス反応に関する新たな生理メカニズムを明らかにしました。

     樹木は乾燥ストレスにさらされると、葉の気孔を閉じて葉からの水分損失を抑制しますが、気孔を閉じることで光合成に必要な二酸化炭素の取り込みも抑制されてしまいます。地球温暖化にともなう降水パターンの変化が予想されるなか、樹木が乾燥ストレスに対してどのようなメカニズムで気孔を閉じ、葉からの水分損失を制御しているのかを明らかにすることは、非常に重要です。本研究では、葉内の水移動に関連する葉の構造と細胞膜にあるタンパク質の生理機能に着目し、乾燥ストレスによる気孔閉鎖のメカニズムについて調べました。

     その結果、細胞膜の水透過性を制御する膜タンパク質であるアクアポリンが、葉内部の水移動抵抗の変化を通じ、気孔の開閉を制御していることが明らかになりました。また、葉脈密度が低い構造を持つ樹種ほど、アクアポリンに依存した気孔開閉を行っており、乾燥ストレスにアクアポリンが反応することで、水分損失が進行する前にすばやく気孔を閉じることが可能になっていることがわかりました。

     本研究で得られた知見は、地球温暖化の森林に対する影響予測モデルの高度化につながることが期待されます。

     本研究成果は、2019年6月5日に、国際学術誌「Proceedings of the Royal Society B-Biological Science」に掲載されました。

    図:葉脈密度(主脈系葉脈密度)が低い構造の樹種ほどアクアポリンに依存した気孔開閉を行う。主脈系葉脈密度とは、葉脈のうち葉から浮き出ている1次脈(赤)、2次脈(青)、3次脈(一部黄で図示)の総長を、葉面積で除した値。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】 https://doi.org/10.1098/rspb.2019.0799

    【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/241702

    Hisanori Harayama, Mitsutoshi Kitao, Evgenios Agathokleous and Atsushi Ishida (2019). Effects of major vein blockage and aquaporin inhibition on leaf hydraulics and stomatal conductance. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 286(1904):20190799.


    樹木の乾燥ストレス反応の種間差を引き起こすメカニズムを解明 -葉脈構造と水チャネルタンパク質の関与-
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