マツ枯れは幹内部で漏出した樹脂が水の通り道を阻害することで進行することを解明 〜MRI・低温走査電子顕微鏡・X線CTを 組み合わせ、枯死に至る仕組みに迫る〜

2026-05-15 東京大学

奈良教育大学、東京大学、東北大学などの研究チームは、マツ材線虫病(マツ枯れ)で樹木が枯死する主要因が、樹脂道から漏出した樹脂による「通水阻害」であることを解明した。研究では、クロマツ苗にマツノザイセンチュウを接種し、MRI、低温走査電子顕微鏡(cryo-SEM)、X線CTを組み合わせて幹内部変化を解析した。その結果、線虫侵入によって樹脂道が破壊され、漏れ出た樹脂が仮道管内へ広がることを確認した。さらに、葉からの蒸散によって幹内部の水に張力が生じると、漏出樹脂を起点に気泡が形成され、水輸送経路が閉塞して通水阻害が急速に拡大することが判明した。特に、水の張力が約−0.5MPaに達すると障害が発生し、これは通常環境でも生じ得るレベルだった。研究チームは、本成果がマツ枯れの枯死機構解明だけでなく、樹脂漏出しにくい抵抗性マツの選抜・育成や、他植物の萎凋病害研究にも応用できると期待している。

マツ枯れは幹内部で漏出した樹脂が水の通り道を阻害することで進行することを解明 〜MRI・低温走査電子顕微鏡・X線CTを 組み合わせ、枯死に至る仕組みに迫る〜

図1 マツ材線虫病による枯死被害の現状(A:秋田県秋田市、B:奈良県奈良市)、

病原体であるマツノザイセンチュウ(C)およびクロマツ苗を用いた線虫接種試験の様子(DとE)。

EはDの赤線枠を拡大した本試験の線虫接種部位。

<関連情報>

マツ枯れ病における樹脂漏出による木部機能障害の発症 The development of xylem dysfunction from resin leakage in pine wilt disease

Toshihiro Umebayashi ,Rikita Araki ,Masahumi Hirakawa ,Wenqian Huang ,Kenji Fukuda

Annals of Botany  Published:14 May 2026

DOI:https://doi.org/10.1093/aob/mcag101

Abstract

Background and Aims

Pine wilt disease, caused by the pinewood nematode (Bursaphelenchus xylophilus), induces xylem dysfunction even in the absence of water stress and leads to the death of pine trees. When Japanese black pine (Pinus thunbergii) is inoculated with the nematode, embolized regions develop around the inoculation site. Although nematodes are known to migrate through resin canals in infected trees, the mechanisms underlying widespread hydraulic dysfunction in the xylem remain poorly understood. We aimed to control the increase in xylem negative pressure using a blackout treatment to examine the accumulation of causal substances involved in embolism formation, to monitor the initiation and expansion of embolisms and to identify the key factors responsible for these processes.

Methods

The development of xylem dysfunction around the inoculation wound near the middle of the 1-year-old main stem was investigated using a combination of compact magnetic resonance imaging, cryo-scanning electron microscopy and X-ray micro-computed tomography. To facilitate the detection of causal substances, the decline in xylem negative pressure was suppressed using a blackout curtain. In addition, xylem pressure was measured with a pressure chamber to determine the threshold pressure for embolism formation.

Key Results

In nematode-inoculated seedlings, embolisms occurred under a negative pressure close to atmospheric pressure (−0.5 MPa). In healthy trees, most resin canals were filled with resin, whereas in inoculated seedlings empty resin canals and leakage of resin into tracheids were observed around resin canals near the inoculation wound. In these regions, embolized tracheids were more abundant than resin-filled tracheids.

Conclusions

We propose that embolism formation induced by nematode infection is caused by the leakage of resin components into tracheids under tension following the destruction of living cells surrounding axial and radial resin canals. Our findings suggest that embolism formation associated with pine wilt disease is essentially unavoidable in natural conditions.

1304森林環境
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