【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】17208013 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温暖化 / 周極域 / 移行帯森林 / 光合成生産 / 種多様性 / 窒素沈着 / 虫害 / 高CO2 / CO^2付加実験 / 温帯林 / 被食防衛 / 相互被陰 / FACE / 落葉広葉樹林 / 窒素固定 / LAI

【研究成果の概要】

大気中の二酸化炭素濃度([CO_<2>])の上昇が社会問題となって久しい。本研究では高CO_<2>環境に対する冷温帯樹木11種の生理生態特性の変化を解明し、CO_<2>固定能力の変化を評価することを目的とした。CO_<2>付加にはFree Air CO_<2>Enrichment(FACE)を用いた(北海道大学札幌研究林実験苗畑に設置)。FACE内の[CO_<2>]は2040年頃を想定して500ppmvとした(対照区+130ppmv)。また、FACE内の土壌を半分に区切り、片面を富栄養の褐色森林土、もう片面を貧栄養の火山灰土壌とした。まずCO_<2>同化特性(光合成)の変化に着目した。火山灰土壌では高CO_<2>処理をしてもあまり増加しなかった。樹木は成長することで同化したCO_<2>を長期間貯留する。そこで樹幹成長の変化を調べた。高CO_<2>処理による成長の促進効果は、火山灰土壌やCO_<2>付加期間が長いと認められなくなった。CO_<2>貯留を評価するためには、材質の変化を明らかにすることも重要である。そこで、材質に影響を与える水分通道構造の変化を調べた。長期間の高CO_<2>処理によって、道管を流れる流量の継続的な低下が起こり、道管サイズが低下することが分かった。顕著な変化は葉柄部の道管に観察された。また、CO_<2>上昇に伴う冷温帯林のCO_<2>貯留量の変化を評価した。すると、褐色森林土でのみCO_<2>貯留量が増加した。この増加割合は欧米3ヶ所に設けられた地域の成果と同等であった。本研究により、東アジア冷温帯林における高CO_<2>環境下でのCO_<2>固定機能変化に関する知見が得られた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】31,330千円 (直接経費: 24,100千円、間接経費: 7,230千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】04304018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球温暖化 / 北方林 / 温帯林 / 遺伝的変異 / 種特性 / カバノキ属 / カラマツ属 / コナラ属 / トウヒ属 / DNA分析 / アイソザイム分析 / フェノロジー / 温暖化 / マツ科 / ブナ科 / カバノキ科 / 遺伝変異 / DNA

【研究成果の概要】

本研究では、地球温暖化に伴う気候帯移動による、温帯林・北方林の森林植生変化の影響を明らかにし、生態系維持の方策を検討することを目的として、その構成樹種の生理・生態・遺伝的特性を明らかにし、遺伝子資源や系統の保全ならびに温暖化抑制のための適正樹種の育種等について検討した。マツ科、カバノキ科、ブナ科の樹種を対象に、(1)遺伝子資源の保全、(2)生理生態的にみた遺伝子変異幅の把握、(3)個体群統計学的解析と併せてDNAフィンガープリント法を導入した集団遺伝的分析、(4)主要構成樹種の適応予測、(5)気候変動に適応可能な系統の選抜等に関する調査、実験を組織的に行った。具体的には、1.温暖化による衰退が予測される富士山のハリモミ林について、更新状況とアイソザイム解析による遺伝的構造を調べた。2.種の分布域の変動が類似種との交雑を可能とすることを予測し、コナラ属樹木の雑種形成について検討した。3.北方林の環境変化に対応した森林を期待できると考えられるカラマツ属についてcpDNAの制限サイト多型の探索を行い種間関係を明らかにした。また、RAPD法を用いてカラマツ属植物系統分類学的検討を行った。さらに、対病・対鼠性等についても検討を行った。4.カバノキ科植物のうちで最も様々な環境に適応しているカバノキ属18種について遺伝子レベルでの類縁関係の解析を行った。5.日本の冷温帯林の代表樹種であるブナの遺伝的多様性について、西日本を中心にアイソザイムによる解析を行った。また、ブナの光周性・温周性と伸長成長の関係を検討した。
以上の結果、温帯・北方林を構成するマツ科・カバノキ科・ブナ科の主要樹種の種特性や遺伝的変異に関する情報と、温暖化にかかる生態遺伝育種に関する研究をいっそう深化させるため重要な遺伝資源を収集管理することができた。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】15,000千円 (直接経費: 15,000千円)