2025年 | プレスリリース?研究成果
植物のケイ素利用にかかる制約の解明に迫る 葉の脆さがケイ素利用のデメリット？
【本学研究者情报】
〇大学院生命科学研究科 特任研究员 梶野浩史
【発表のポイント】
- イネをはじめとする一部の植物はケイ素を叶の支持に用いますが、多くの植物の叶はケイ素をほとんど含みません。しかし、ケイ素を利用する植物としない植物の両方が存在する理由はこれまで不明でした。
- 様々な树木の叶のケイ素浓度と力学特性を评価したところ、ケイ素は叶の硬さには贡献するが强度には贡献しないこと、ケイ素浓度の高い叶はより小さな変形で壊れる（つまり脆い）ことがわかりました。
- ケイ素が叶を脆くすることを発见した本研究は、ほとんどの植物が叶の支持にケイ素を利用しない理由の解明につながると期待されます。
【概要】
ガラスの主要成分であるケイ素は、植物の叶を支える细胞壁を构成するための、炭素の安価な代用品として机能すると考えられてきました。しかし、実际にケイ素を根から吸収?利用するのはイネ科の草本をはじめとする一部の种だけであり、多くの种は根でケイ素を排除して体内に取り入れないようにします。したがって、ケイ素の利用にはメリットだけでなくデメリットもあると考えられます。
东北大学大学院生命科学研究科の梶野浩史特任研究员は京都大学大学院农学研究科の小野田雄介教授、北岛薫教授との共同研究で、落叶広叶树33种の叶の力学特性と化学特性を比较し、「ケイ素浓度の高い叶は硬いが脆い」という新たな仮説を検証しました。叶の脆さがケイ素利用のデメリットになることを示唆した本研究は、植物の叶のケイ素浓度の多様性を理解するための手がかりになると期待されます。
本成果は2025年4月10日に植物学に関する専門誌New Phytologistにオンライン掲載されました。
図2. 葉の組織密度で標準化した力学特性（力学特性を組織密度で回帰した際の残差）と、ケイ素濃度とセルロースの濃度関係。ケイ素もセルロースも硬さに正に寄与し（a, b）、最大ひずみに負に寄与する（e, f）。強度にはセルロースが正に寄与するが（d）ケイ素は寄与しない（c）。
【论文情报】
タイトル：Across 33 broad-leaved deciduous woody species, silicon enhances leaf lamina stiffness but not tensile strength whereas cellulose enhances both
著者：Hirofumi Kajino1,2* , Yusuke Onoda1 and Kaoru Kitajima1
*責任著者：东北大学大学院生命科学研究科 特任研究员 梶野浩史
掲載誌：New Phytologist
顿翱滨：
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学大学院生命科学研究科
特任研究员 梶野浩史
TEL: 022-795-7732
Email: hirofumi.kajino.d8*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学大学院生命科学研究科広報室
高桥さやか
TEL: 022-217-6193
Email: lifsci-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）