森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木材の中の DNA はどこに多く残っているのか？
木材特性研究領域 組織材質研究室		

安部久、黒田 克史、張生物工学研究領域 樹木分子生物研究室		

吉田 和正

千葉工業大学 				渡辺 宇外春花

背景と目的
木材を将来にわたって持続的に利用するためには、伐採する量を適正に維持する必要があります。そのように管理された森林から生産された木材の利用を促進するには、木材製品に樹種や産地を表示することが効果的ですが、その信頼性を保つためには表示内容の正しさを科学的に証明する方法が不可欠です。
樹種や産地の確認には、DNA 分析手法の適用が有効です。しかし、木材中の DNA の量は他の植物と比べて少なく、さらに、伐採後、木材が利用される過程で乾燥などの影響を受けて DNA の分解・変質が進みます。本研究では、木材製品へ適用する DNA 分析法の改良に役立てるため、伐採後の年数経過に伴う DNA 量と木材中の DNA の分布の変化を調べました。

成 果
木材中の DNA 量の変化

木材中のどこに存在しているかを調べました。新鮮な試料として、伐採後すぐの新鮮なスギの木材と、森試料の辺材では、柔細胞の核と、葉緑体と同じ起源

林総合研究所の木材標本庫に、１、11、23、40 おのデンプンを貯めるための細胞内の小器官であるアミ

よび 75 年間保管されたスギ木材の標本を用いまし

ロプラストに DNA が存在していました（図３辺材）。

た。各木材試料を粉砕した後、市販のキットを用いて心材では、褐色の物質が沈着し、どの細胞についてもDNA を抽出し、その量を調べました。伐採後すぐの核の DNA は見られませんでした（図３心材）。一方、新鮮な試料から得られた DNA は辺材 * で最も多く、 保存された木材の辺材では、特に早材（一年輪のうち移行材 *、心材 * 順に少なくなり、心材では部位によで春に形成される部分）において核に DNA が認めらる抽出量の違いはありませんでした（図１）。一方、 れる柔細胞の数は減少し、かわって、褐色の物質の沈保存された木材から抽出された DNA の量はどの保存着が多く見られました（図４）。心材においては褐色年数のものについても検出限界以下でしたが、保存年の物質が多く、核の DNA は観察されませんでした。

数 23 年までの辺材と 11 年までの心材の抽出液から

これらのことから、長期間保存された木材では細胞中はポリメラーゼ連鎖反応（PCR）法 * によって葉緑体に着色物質が沈着するものの、細胞レベルで見ると柔の遺伝子を増幅でき、木材中に DNA が残存している細胞に DNA が残存している核や細胞小器官が残ってことが確認できました ( 図２)。辺材では、保存期間いることがわかり、木材の DNA による分析が可能でが長くなると DNA 量が減少すること、心材においてあると考えられました。

は同じ期間保存された木材の辺材よりも DNA が少な以上の知見をもとに、今後は保存された木材さらにいことがわかりました。これらのことから、木材からは木材製品の樹種や産地識別に適用できる効率的なの DNA 抽出効率は木材が心材になることで低下しまDNA 抽出手法を開発する予定です。

すが、保存中にも木材の乾燥等に伴う柔細胞 * の死によって低下することが明らかになりました。

本研究は、森林総合研究所交付金プロジェクト「合法性・持続可能性木材の証明のための樹種・産地特定技術の開発」および文部科学省科学研究費補助金

木材中の DNA の分布
DNA と結合して蛍光を発する試薬を使い、DNA が
52「マイクロマニュピレーション・直接 PCR 法を用いたDNA 分析による木材の樹種識別」による成果です。

FFPRI

辺材
辺材
辺材
辺材
移行材
移行材 移行材
移行材
心材
心材
心材
心材

図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
図１
図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
図１ 新鮮なスギ材中の部位における DNA 抽出量の違い
図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い

保存期間(年)(年)
保存期間
保存期間 (年)
11 保存期間23 (年)4075
111234075
111234075
1
増幅された葉11234075辺材
増幅された葉
増幅された葉 1緑体遺伝子

辺材
辺材
辺材

増幅された葉緑体遺伝子緑体遺伝子緑体遺伝子

心材
心材
心材
心材

図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図２ 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図2
図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA

心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA

矢尻：核矢尻：核 矢尻：核矢尻：核アミロプラスト
褐色物質が沈着する柔細胞
アミロプラスト
アミロプラスト 褐色物質が沈着する柔細胞
褐色物質が沈着する柔細胞
アミロプラスト
褐色物質が沈着する柔細胞

図３ 新鮮なスギ木材中のDNAの分布
新鮮なスギ木材中のDNAの分布
図３ 新鮮なスギ木材中の DNA の分布
図３
図３辺材では
新鮮なスギ木材中のDNAの分布
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
DNA は柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。
図３ 新鮮なスギ木材中のDNAの分布
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
心材では褐色物質が沈着しています。
しています。
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着しています。
しています。
しています。
11年
11年
11年11年23年
23年
23年
23年

早材
早材

40年
40年
40年
40年

年輪境界
晩材
年輪境界
晩材
早材
年輪境界
晩材
矢尻：核のDNA 矢印：褐色物質
矢印：褐色物質早材
年輪境界
晩材 矢尻：核のDNA
矢尻：核のDNA
矢印：褐色物質

図４ 保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
保存期間の延長に伴う辺材中の DNA が残存する細胞小器官の変化
矢尻：核のDNA 矢印：褐色物質
図４図４
保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
図４ 保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します（保存期間11 年）。
図４ 放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが早材ではDNAが消失します（保存期間23年）。しかし、保存期間40年の木材でも消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
晩材では核のDNA が見られました。
消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。

* については、巻末の用語解説をご覧ください。

53