共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 亜高山帯性樹木における耐凍性及び雪圧抵抗性の遺伝的変異の解明
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 森林総合研究所北海道支所
研究代表者／職名 研究員
研究代表者／氏名 菅井徹人

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 澤田圭 北大農学部 准教授

2

 相原隆貴 筑波大生命環境系 ポスドク研究員

3

 小野清美 北大低温研 助教

研究目的 気候変動が森林生態系に与える影響のなかでも、高標高・高緯度域に生育する樹木は急激な環境変化に直面している。特に、これらの地域では気温や積雪等の冬季環境が急速に変化している。本研究では、積雪が樹木の極端な低温暴露を防ぐ効果と、雪圧による樹体の物理的破壊という二つの側面に着目した。冬季環境条件の違いに応じた局所適応として、耐凍性や雪圧抵抗性に遺伝的変異が存在する場合、一方の耐性のみが優れ、他方は劣るといった関係を示す可能性がある。本研究では、共通圃場に植栽した異なる産地由来の亜高山帯落葉樹ダケカンバを対象として、耐凍性および雪圧抵抗性などの遺伝的変異と、各産地の冬季環境条件との関連性を評価する。
　　
研究内容・成果 ダケカンバは主に高標高域や高緯度域の低山、また岩場や雪崩が多発する斜面等に分布する落葉樹である。このような環境において多様な樹形の順化を示すことから、寒冷環境への適応特性が発達していると期待される。また、ダケカンバは、林内更新を人為的に補助できる樹種でもあり、近年はフローリング材や野球バットといった高付加価値用途への利用も注目されている。こうした材利用を見据えた育種改良を進めるうえでも、機能形質の遺伝的変異に関する基盤的知見の蓄積が重要となる。近年、ダケカンバにおける遺伝的な水平変異が明らかになりつつあるが、寒冷適応特性の変異については不明である。一方、高標高域や高緯度域では冬季環境が急速に変化している。なかでも積雪は、極端な低温への暴露を防ぐ役割をもつ一方、雪圧による樹体の物理的損傷を引き起こす要因にもなる。冬季環境に応じた局所適応が生じている場合、耐凍性や雪圧抵抗性は遺伝的に変異し、さらに由来産地の環境条件に応じて、一方の耐性のみが優れ、他方は劣るといった変異パターンが生じる可能性がある。そこで本研究では、産地試験を通じて、異なる産地に由来するダケカンバの耐凍性や力学特性などの遺伝的変異と、由来産地の冬季環境条件との関連性を評価した。
本研究では、北海道大学北方生物圏フィールド科学センター北管理部（名寄市）の実験林苗畑で栽培された、8つの産地（雨龍、五葉山、磐梯山、三国峠、中央アルプス、南アルプス、釈迦岳）に由来する8年生のダケカンバを用いた。耐凍性は枝梢を対象に電解質漏洩法により評価した。力学特性については、幹の応力伝播速度に加え、枝のヤング率および曲げ強度を、3点曲げ試験により測定した。特に、枝の3点曲げ試験では、-15℃に設定した低温実験室を用いて凍結が力学特性に及ぼす影響も評価した。さらに、寒冷適応関連形質として、枝数や着枝角度などの樹形や材質、また室内実験や野外観測を通じた展葉時期の評価も行った。
実験の結果、ほぼすべての評価形質で産地間差が認められた。耐凍性が最も高かったのは中央アルプス産であり、最も低かったのは三国峠産であった。一方、凍結した枝の曲げ強度が高い値を示したのは三国峠産および南アルプス産であり、中央アルプス産と釈迦岳産は低い値を示した。また、唯一の2倍体である釈迦岳産を除くと、これらの形質間には有意な相関が認められ、耐凍性が高い産地ほど、雪圧抵抗性に関わる力学特性が低い可能性が示唆された。さらに、これらの産地間変異は、由来地の最大積雪深とは明瞭な関連を示さず、寒冷適応特性の産地間変異は積雪条件のみでは説明できないことが明らかとなった。
　　
成果となる論文・学会発表等 菅井徹人・澤田圭・相原隆貴・小野清美、ダケカンバにおける寒冷適応特性の産地間変異、第74回北方森林学会大会、2025年11月（口頭発表）