2023 年 6 ⽉ 29 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学

植林に広く利⽤されるユーカリが低温で受ける傷害の予測⼿法を確⽴
ほ場における試験栽培と気象データに基づく統計学的モデリング⼿法により、植林⽤の樹⽊（林⽊）として世界で広く利⽤されるユーカリが、冬季の低温によって受ける傷害の程度を予測する⼿法を確⽴しました。

成⻑が早く、バイオマス⽣産性や⼆酸化炭素固定能が⾼いユーカリ属の樹⽊は、産業植林⽤林⽊として世界中で広く利⽤されています。その⼀⽅、ユーカリ属林⽊は冬季の低温に弱く、植林が可能な地域が制限されます。⽇本では筑波⼤学がキャンパスを置く茨城県を含む北関東地域が、商業植林可能な北限域とされています。しかし、ユーカリ属林⽊が実際にどの程度までの低温に耐えられるのかなど、植林が可能となる詳細な条件はこれまで分かっていませんでした。
本研究では、ユーカリ属林⽊の代表的な種であるユーカリ・グロブルス(Eucalyptus globulus)を茨
城県つくば市の⼩規模なほ場で 6 年間にわたり試験栽培し、冬季に、植物個体の健全性を⽰す指標として葉の光合成能⼒を定期的に記録しました。そして、観測された指標と当時の気温観測値の間の関係を最もよく説明することができる回帰モデルを決定しました。
このモデルはユーカリの葉の健全度について、測定⽇前の過去 46 ⽇間（46 ⽇前から前⽇まで）の⽇最⾼気温が 9.5℃以下であった⽇数に基づき、その８割以上説明することができました。さらに、この回帰モデルに世界各地の気温データを当てはめて得られたユーカリ植林可能域のシミュレーション結果は、以前に報告された世界のユーカリ植林分布と概ね⼀致し、本⼿法がユーカリの潜在的な植林可能域の予測に利⽤できることが分かりました。

研究代表者
筑波⼤学⽣命環境系／つくば機能植物イノベーション研究センター
⼩⼝ 太⼀ 助教

1

研究の背景地球規模の気候変動対策として、温室効果ガスの放出を実質的にゼロにするカーボンニュートラルの達成を⽬標とした取り組みが世界的に⾏われています。その中で林⽊は、⼤気中の⼆酸化炭素を固定する役割に加えて化⽯資源の代替となるバイオマス資源としての役割を果たすことも期待されています。中でもユーカリ属林⽊は、⽣育が早く、かつ植林管理が⽐較的容易なことから世界各地の熱帯・亜熱帯地域で広く商業的に植林されています。⼀⽅で、ユーカリの⽣育最適温度は摂⽒ 25 度とされ、冬季の低温によって植林が可能な地域が制限されることが知られています。しかし、冬季の低温について、ユーカリ属林⽊が実際にどの程度の温度まで耐えられるかといった詳細な条件はこれまで分かっていませんでした。
研究内容と成果
本研究では、ユーカリの商業植林の北限域とされる茨城県つくば市にある、筑波⼤学つくば機能植物イノベーション研究センター・遺伝⼦研究部⾨の模擬的環境試験ほ場 II（隔離ほ場）で、ユーカリ属林⽊の代表的な種であるユーカリ・グロブルス注１）(E. globulus)を 6 年にわたり試験栽培（⾯積約 240 m2）し、植物の健全度の指標となる葉の光合成量⼦収量注２）（QY 値）を冬季に定期的・定量的に記録しました。
そして、これを最もよく説明する回帰モデルを探索しました (図 1)。
植物と低温の関係を調べる際には、ある期間に定められた温度（閾値）を下回る回数（または、定められた温度を下回った温度の積算値）であるチルユニット値が指標としてよく⽤いられます。本研究では、試験栽培を実施した隔離ほ場から約 500m の地点にある筑波⼤学アイソトープ環境動態研究センター(現、放射能・アイソトープ地球システム研究センター)の観測ポストで観測された気温観測値を利⽤し、期間、閾値温度、積算⽅法等の組み合わせを変えた２万 5620 通りのチルユニット値の中から、QY 値を最もよく説明することができる組み合わせを選抜しました。
その結果、冬季のほ場におけるユーカリ葉の QY 値は、測定⽇前の過去 46 ⽇間（46 ⽇前から前⽇まで）に⽇最⾼気温が 9.5℃を下回った⽇数によって計算されるチルユニット値を説明係数とした回帰モデ
ルによって、８割以上説明されることが分かりました。この結果は、ユーカリの低温傷害が最低気温ではなく最⾼気温と関係することを⽰唆します。
本研究ではさらに、決定した回帰モデルを⽤いた 2 種類のシミュレーション解析を試みました。
⼀つ⽬のシミュレーション解析は、ユーカリ植林が可能な潜在的地域の予測に関する地理的シミュレーションです。公開されている世界各地の気温データと機械学習⼿法を組み合わせ、世界の陸地におけるチルユニット値の分布を描画し、ユーカリの実際の植林地分布と⽐較しました。その結果、ユーカリの植林可能とされる地域は、過去 46 ⽇間に⽇最⾼気温が 9.5 度を下回る⽇数が 35 ⽇未満となる地域として予測することができました。
⼆つ⽬のシミュレーション解析は、温暖化によるユーカリの潜在的植林可能域の変化に関するシミュ
レーションです。気象庁が公開する⽇本全国 101 カ所の気象観測点の過去 72 年分 (1950〜2021 年)の観測値を基に、過去 70 年間と 70 年後 (2090 年)の各地点での最低 QY 値を推定し、ユーカリ植林可能域の変遷を予測しました。その結果、⽇本におけるユーカリの植林可能地域は過去 70 年で約 2.4 倍に拡⼤していました。また、今後もこれまでと同じペースで温暖化が進⾏すると仮定した場合、70 年間でさらに1.5 倍拡⼤することが予測されました (図 2)。
今後の展開
本研究では、⼩規模なほ場試験で収集した実験観察データに基づいて、低温によるユーカリに⽣じるス
トレス傷害の⼀部を説明する新しいモデルを提案しました。このモデルを⽤いてシミュレーションを⾏2

った結果、実験観察を実際に⾏った場所とは異なる場所や時期での低温傷害もある程度予測できることが⽰唆されました。このモデルによる予測の信頼区間は広く、予測精度の⾯では改善の余地があります
が、このようなシミュレーション解析を利⽤することで、林⽊育種にかかる時間とコストの⼤幅な削減につながることが期待されます。
参考図

図 1 本研究で⾏なった実験の概要図
ユーカリ属林⽊の植林可能域の北限域である茨城県つくば市で実際にユーカリを６年間試験栽培し、うち４カ年の冬季の葉の健全度（QY 値）を観測した。その後、観測した QY 値と気象データの説明するために約２万 5000 通りのモデルを試⾏し、その中から最もよく説明できるモデルを決定した。さらに決定されたモデルに⼀般に⼊⼿可能な各種気象データを当てはめることで、ユーカリの潜在的な植林可能域や温暖化の影響を予測するシミュレーション解析を実施した。

図 2 温暖化がユーカリの潜在的植林可能域に与える影響のシミュレーション
気象庁の 101 カ所の気象観測所で過去約 70 年間 (1950〜2021 年)の観測値を収集し、各地点の年ごとの最低 QY 値を計算した。さらにその回帰分析から今後もこれまでと同じペースで温暖化が進⾏すると仮定し、約 70 年後 (2090 年)の各地点での最低 QY 値をシミュレーションした。地図中の⻘⾊及び桃⾊のプロットは、それそれの地点での予測 QY 値が 20%未満及び 20%以上であることを⽰す。⾚い曲線は予測される植林可否の境界線を⽰す。
3

⽤語解説
ユーカリ・グロブルス(Eucalyptus globulus)

注１）

代表的なユーカリ属林⽊種で、ブルーガム（blue gum）とも呼ばれる。ユーカリ属林⽊の中でも特に成⻑が早く、最も広く植林されている。紙パルプの原料としても好適で、製紙原料としても多く利⽤されている。
注２）光合成量⼦収量（QY 値）

葉緑素が光合成で取り込んだ光エネルギーのうちどれだけを光合成で利⽤することができたかを表す指標。。ストレスを受けた葉では光合成能⼒にも傷害が⽣じて QY 値が低下するため、植物の葉の健全度の指標としてよく⽤いられる。
研究資⾦
本研究は、筑波⼤学つくば機能植物イノベーション研究センター形質転換植物デザイン拠点の共同利⽤・共同研究課題（1121、1223、1324、1422、1521、1629、1724）の⼀環として実施されました。また、本研究の⼀部は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）および⽂部科学省「植物における⼆酸化炭素資源研究拠点ネットワーク（NC-CARP）」プロジェクトによる助成も受けています。
掲載論⽂【題名】 A statistical modeling approach based on the small-scale field trial and meteorological
data for preliminary prediction of the impact of low temperature on Eucalyptus globulus
trees.（ユーカリ・グロブルスの低温による影響を予測のための⼩規模ほ場試験と気象デー
タに基づく統計的モデリングアプローチ）【著者名】 Chubachi, T., Oguchi, T., Morita, K., Hayashi, N., Kikuchi, A., Watanabe, K.N.
【掲載誌】 Scientific Reports【掲載⽇】 2023 年６⽉ 22 ⽇
【DOI】

doi.org/10.1038/s41598-023-37038-8

問合わせ先【研究に関すること】
⼩⼝ 太⼀（おぐち たいち）
筑波⼤学⽣命環境系／つくば機能植物イノベーション研究センター 助教
URL: https://www.gene.tsukuba.ac.jp/Plant/GeneticDiversity/oguchi/index.html【取材・報道に関すること】
筑波⼤学広報局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp

4