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スギ心材色の明るさには遺伝が強く影響

掲載日:2022年10月11日

スギ中心部から得られる木材(心材)の色の明るさ(明度)は遺伝に強く左右されることが、クローン苗を使った生育実験と遺伝子解析で分かりました。心材の色は一般に遺伝子と生育環境の両方が関係して決まると考えられ、そのメカニズムを解明する上で重要な知見です。

九州地方のスギを交配して得た139個体の各々から挿し木でクローン(遺伝的に同一の個体)を増やし、139個体各3本の苗を気候や土壌条件の異なる茨城・千葉・熊本3県の試験地に植栽しました。約10年育成した後に伐採して、心材の色相・明度・彩度に関するデータを収集し、遺伝との関連を解析しました(写真)。

その結果、3試験地で平均すると、ゲノム上の26の遺伝領域が心材色に影響を与えていることが分かりました。また、明度は最も強く遺伝的に制御されていて、その違いの43.8%が遺伝によるものだったのに対し、生育環境による違いは極めて小さく2.4%でした。

心材は樹木の肥大成長に伴い幹の中心部に形成される組織で、細胞が死ぬ時に様々な物質が蓄積され、樹種によっては赤や黒などに材色が変化します。

注:心材色は、分光光度計を用いて分光反射率(400-700nm、間隔20nm)を測定し、CIELAB色空間におけるL*値(明度)、a*値(赤~緑色相)、b*値(黄~青色相)を数値化。

本研究は、2022年7月、PLOS ONEにおいてオンライン公表されました。)

写真:3試験地におけるスギの心材の色
写真:3試験地におけるスギの心材の色。
3つの異なる生育環境(試験地)で生育したスギの心材の色の例として、2つのクローンを示しています。上段の写真は暗い色の心材が特徴的なクローン(各試験地で3個体)、下段の写真は明るい色の心材が特徴的なクローン(各試験地で2~3個体)です。材の明るさ(明度)は、クローン間の違い(遺伝的な違い)が大きく、生育環境(試験地)による違いが比較的小さいことがわかります。

  • 論文名
    Genotype-by-environment interaction and genetic dissection of heartwood color in Cryptomeria japonica based on multiple common gardens and quantitative trait loci mapping(複数の産地試験地と量的形質遺伝子座マッピングに基づくスギの心材色における遺伝ー環境相互作用と遺伝学的解剖)
  • 著者名(所属)
    森 英樹・上野 真義・伊原 徳子(樹木分子遺伝研究領域)、藤原 健(森林バイオ研究センター)、山下 香菜(木材加工・特性研究領域)、金谷 整一(九州支所)、遠藤 良太(千葉県農林総合研究センター森林研究所)、松本 麻子・内山 憲太郎(樹木分子遺伝研究領域)、吉田 貴紘(木材加工・特性研究領域)、酒井 佳美(九州支所)、森口 喜成(新潟大学)、草野 僚一(熊本県県北広域本部)、津村 義彦(筑波大学)
  • 掲載誌
    PLOSONE 17(7)e0270522 2022年7月 DOI:10.1371/journal.pone.0270522(外部サイトへリンク)
  • 研究推進責任者
    研究ディレクター 正木 隆
  • 研究担当者
    森林遺伝研究領域 森 英樹

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