Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

MRI / クライオSEM / 乾燥ストレス / 凍結ストレス / 流速分布 / 非破壊観察 / 可視化 / 通水阻害 / 樹液流速分布 / キャビテーション / エンボリズム / 再充填 / 樹液流速 / 貯水 / マイクロX線CT / 木部 / 木部構造 / X線CT / 凍結融解 / リフィル / 木部組織 / 壁孔 / 萎凋病 / 道管 / 仮道管 / 凍結

樹木の幹木部における非生物的ストレス（乾燥ストレスおよび凍結ストレス）による通水阻害の発生と道管の再充填による通水機能の回復、生物的ストレス（病害）による通水阻害の発生について、主にMRIによる非破壊観察手法と解剖学的手法、クライオSEM観察を併用して明らかにした。従来の通水測定手法におけるアーティファクトとして知られている切断や凍結によるエンボリズム、吸水による再充填を生じさせない実験手法を確立した。樹液流速の可視化手法を確立し、QSI法によるケヤキ成木の年輪内の通水部位の特定やPSI法による苗木の流速分布の可視化に成功した。針葉樹の凍結時の壁孔閉塞による通水阻害の発生を明らかにした。

ストレスによる木部通水阻害は、樹木の生育限界や森林の衰退枯死を決定する重要な生理学的プロセスであるが、従来は直接観察することが困難で、切枝を用いた通水測定によって評価されていた。MRIを用いた非破壊観察によって、従来の測定手法におけるアーティファクトの発生を抑える手法を確立したこと、実際の樹木内部の樹液流速分布をMRIにより可視化する手法を確立したことは、今後の樹木生理学的研究の基礎となる。また森林限界付近に分布する亜寒帯針葉樹の凍結ストレスによる通水阻害メカニズムとして、従来のエンボリズムとは異なる壁孔閉鎖というメカニズムが働いていることを発見した。

生体材料 / 精密計測 / 情報システム / 可視化 / 結晶成長 / 凍結 / 3次元 / 近赤外分光 / 成分 / 非破壊計測 / 生体 / 誘導率 / 氷結晶

設計・試作した極低温マイクロスライサ画像処理システム(Cryo-MSIPS)の生体および食品材料への適用性を検討するための基礎研究を実施した結果から、同システムの生体および食品材料への適用性は十分あると判断されたが、それと同時に上記システムの問題点もいくつか確認されたため、これらを改善した。具体的には、同システムのスライサ部の制御不安定、顕微鏡観察部の振動、冷却部の-80℃冷却時における冷却面温度の制御不安定、同システムと観察サンプルの接触面における熱伝達のロスといった諸問題を解決するとともに、近赤外カメラによる凍結試料内の内部構造および成分情報の観察に不可欠となる吸光度-光吸収波長の検量線を水および氷の両方についてそれぞれ作成した。その結果、水と氷では吸収波長が異なるとともに、氷についても対象となる生体・食品の種類により吸収波長が異なること、および吸光度と凍結速度の二つの指標が、凍結材料の内部構造パラメータとともに生体・食品の最適凍結プロセスの決定要因であることが示唆された。

【研究分担者】
寺田康彦	筑波大学	数理物質系	准教授	(Kakenデータベース)
矢崎健一	国立研究開発法人森林研究・整備機構	森林総合研究所	主任研究員等	(Kakenデータベース)
三木直子	岡山大学	環境生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)
内海泰弘	九州大学	農学研究院	准教授	(Kakenデータベース)
種子田春彦	東京大学	大学院理学系研究科(理学部)	准教授	(Kakenデータベース)
伊藤進一郎	三重大学	生物資源学研究科	招聘教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
樋口俊郎	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
白樫了	東京大学	生産技術研究所	准教授	(Kakenデータベース)
杉山純一	室長(研究職)	(Kakenデータベース)
都甲洙	日本大学	生物資源学部	講師	(Kakenデータベース)
荒木徹也	東京大学	助教	(Kakenデータベース)