作物における木部導管水コンダクタンスの研究

The xylem is a structure for long distance transport of water in land plants.Once cavitation occurs in the xylem vessel lumen due to negative pressure,the xylem may loose its ablity of water transpot,In genaral this vulnerability,i.e.xylem dysfunction due to negative pressure,is considered to be related to plants adaptation to various water environments.It was found that crop plants such as rice and soybean had highly vulnerable xylem,and that the lost hydraulic condubtance under drought was not recovered fully at re-watering in rice.Additional research is needed to examine whether maintenance of xylem hydraulic conductance under drought may improve drought resistance in crop plants

陸上に生育する植物がどのようにして水を吸収するかは、古くから興味がもたれてきた。さまざまな説明が提案されてきたが、現在では、水の凝集力張力説が一般に受け入れられている。凝集力張力説では植物体内で水は凝集力によって連続した水柱、あるいは連続した水の綱として存在していると考える。葉からの水の蒸発すなわち蒸散のよって水分が失われると葉に負圧が生じ、この力で水の綱が引かれる。このように水の綱に加えられた張力によって水が引き上げられ、最終的に土壌から根を通って葉に至る連続的な水の流れが生じると説明される。そして、植物体内で最も長い距離の水輸送を担当するのが木部導管である。水が連続的に植物体内を流れるためには、導管内の水は張力に対抗する凝集力によって水柱を維持しなければならない。一般に、水に大きな負圧がかかると液体中に気泡が発生する空洞現象が起こる。導管内のみずに大きな張力（負圧）がかかるとやはり空洞現象が起こり、これによって形成された気泡が導管に広がると空気の塞栓となり、水の連続的な流れが止められる。空洞現象が実際に起こっていることは、Milburnによって1963年に音響学的に示された。空洞ができるときに発生する音をレコードプレイヤーで捉えたのであった。その後、空洞現象が負圧によって直接引き起こされるというより、導管の周囲に存在する空気が導管の隔膜を通して引き込まれるためであると考えられるようになった。同時に、空洞現象による木部導管水コンダクタンスの低下を測定する方法が開発された。この測定方法は、空洞現象によって発生した導管内の気泡が加圧した水を導管に通すことによって取り除かれることを利用している。5cmから30cmの長さで茎や葉柄を切り出し、切片の一方の切り口にビニール管をつなぎ低い水圧（約6kPa）で水を通し、反対の切り口に流れ出る水の量を測定する。これらの測定値から水コンダクタンスを計算することが出来る。次に導管内の気泡を取り除くために高い圧力（約170kPa）で水を通し、再び低い水圧で水コンダクタンスを測定する。もしも、切片の導管内に気泡が存在すれば、最初の水コンダクタンスの方が高くなる。この水コンダクタンスの増加部分が気泡による水コンダクタンスの低下とみなすことができる。そこで、気泡の発生程度は、気泡が無いときの水コンダクタンスに対する気泡による水コンダクタンスの低下割合、PLC（Precent Loss Conductivity）として表わす。