種類：　原著論文／Socioeconomics, Planning, and Management

Title： A new approach in soil organic carbon estimation using machine learning algorithms: a study in a tropical forest in Vietnam

巻頁：　J For Res 30 (2): 79-88

題名：　ベトナムの熱帯林における機械学習アルゴリズムを用いた土壌有機炭素量推定の新しいアプローチ

著者：　Thuy Phuong Nguyen, Phuc Khoa Nguyen, Huu Ngu Nguyen, Thanh Duc Tran, Gia Tung Pham, Thai Hung Le, Dinh Huy Le, Trung Hai Nguyen

所属：　University of Agriculture and Forestry, Hue University, Hue city, Vietnam

抄録：　Soil organic carbon (SOC) dataset augmentation, which enables the comprehensive monitoring of carbon sinks at regional and global scales, is vital for global carbon cycle management and soil fertility. SOC maps built by conventional laboratory or field measurements are time- and cost-consuming and especially difficult in forests. A new approach to build SOC maps with good accuracy and time efficiency and promptly respond to changes in SOC dynamics is, therefore, being identified. This study aimed to evaluate the ability of SOC estimation using a multiple linear regression model (MLR) and four machine learning algorithms: artificial neural networks (ANN), support vector machine (SVM), random forest (RF), and extreme gradient boosting (XGBoost) with satellite data sources and soil nutrient indicator data to find the optimal method. The results indicate that the SVM and XGBoost models demonstrated the best predictive abilities (R² = 0.70 and 0.74, %RMSE = 8.8 and 8.3, MAE = 0.176 and 0.155) when using remote sensing variables and soil property variables, respectively. Band7_IDM, Band 5, Band4_IDM, RVI, NSMI, NDVI, Band 6, Band 7, and Band 4 were the most valuable variables in the SVM model, while NDVI, DVI, GVMI, NSMI, and Band4_Dive in the XGBoost model. The SVM model using remote sensing data may be applied to build SOC maps in Vietnamese forests instead of using conventional methods with a high accuracy (R² = 0.74).

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2436748

 

 

種類：　原著論文／Socioeconomics, Planning, and Management

Title： Blood redox balance among male Japanese forestry workers before and after work

巻頁：　J For Res 30 (2): 89-97

題名：　日本人男性林業労働者における作業前後の血中酸化還元バランスの変化

著者：　小田切圭一，山口亮， 山崎太郎， 榎本真， 加治佐剛， 尾熊貴之， 清水幹裕， 木山由美， 坪田裕美，佐々木重樹

所属：　浜松医科大学医学部附属病院臨床研究センター

抄録：　本探索的研究では，林業作業員の作業前後における酸化ストレスマーカーおよびその他の生理学的パラメーターの変化を調査した．調査には18人の男性林業作業員が参加した．酸化ストレスの指標としてダイアクローム酸化的酸素代謝物（d-ROMs）および抗酸化能の指標として生物学的抗酸化能（BAP）を測定した．また，その他の指標として体重，体内水分量，主観的疲労感，脈拍，心拍変動（HRV）パラメーターを測定した．

作業後にd-ROMsおよびBAPのレベルが有意に増加し，酸化ストレスの増加とそれに伴う抗酸化力の増加が確認された．一方，BAP/d-ROM比率（潜在的抗酸化力を示す指標）は変化しなかった．主観的疲労感と脈拍は有意に増加した．体重はわずかに減少し，体内水分量は作業後に増加した．

交感神経活性を示す指標であるLF/HF比は，作業前から一貫して高い値を示しており，Stress Indexも作業前から高値を示し，作業後にさらに増加した．これらの結果は，作業者における交感神経系の持続的な活性化を示唆している．また，酸化ストレスマーカーやHRVの個々の変動は大きく，作業員間での生理学的反応の多様性が認められた．

酸化ストレスマーカーの変化と他のパラメーターとの間に有意な相関は見られなかったが，サンプルサイズの小ささがその原因として考えられる．本研究により，林業作業に伴う人間の生理学的反応，特に酸化ストレスの変動に関する新たな知見が得られた．酸化ストレスマーカーのモニタリングは，林業作業員の作業負荷や疲労の評価に新たな視点をもたらす可能性があると考えられる．今後，酸化ストレスと他の生理学的パラメーターとの関係をさらに解明するためには，より大規模な研究が必要である．

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2438424

 

種類：　原著論文／Forest Environment

Title： Assessment of boreal forest pollution under the influence of aluminum smelter emissions in Irkutsk region of Russia

巻頁：　J For Res 30 (2): 98-108

題名：　アルミニウム精錬所の排出影響下にある寒帯林の汚染アセスメント

著者：　Larisa Vladimirovna Afanasieva, Olga Vladimirovna Kalugina

所属：　Laboratory of Floristics and Geobotany, Institute of General and Experimental Biology Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Ulan-Ude, Russia

抄録：　The chemical element concentrations of Scots pine needles were used in this study to evaluate the contamination of the boreal forest by emissions from three aluminum smelters (AS) with different production technologies in the Irkutsk region (Russia). The test sites were located at varying distances and directions from aluminum smelters. The total area of the surveyed forests was approximately 10,000 km². The concentration of 26 element-pollutants in the needles (fluorine, sulfur, heavy and light metals, and metalloids) was measured to classify the tree-stands according to their level of pollution. Based on the results of cluster analysis, four levels of tree contamination have been identified: low, moderate, high, and critical. The content of fluorine in needles at the critical level of tree-stands pollution was higher than background values by 35–62 times, aluminum by 6.9–10.5 times, sulfur by 2.5–3.2 times, and heavy metals and metalloids by 4.4–15.2 times. The level of tree crown defoliation reached 70–80%, needle life expectancy decreased up to 2–3 years. All morphological parameters were below the background level, especially the weight of the shoot and needles (by 4.3–6.3 times). A map-scheme showing the distribution of polluted trees was created. Generally, the largest volume of emissions, long period of operation, and aggressive technologies of Bratsk AS have the greatest negative impact on the state of forest ecosystems compared to Irkutk AS. In the area affected by Taishet AS emissions (a new high-tech enterprise) most of the surrounding tree-stands are in satisfactory condition.

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2440183

 

 

種類：　原著論文／Silviculture and Plant Sciences

Title：Characteristics of bud endodormancy and physiology in Quercus acutissima seedlings growing in an environment with low chill availability

巻頁：　J For Res 30 (2): 109-119

題名：　低温暴露の少ない環境に生育するクヌギ苗の冬芽の自発休眠の特徴と生理的特徴

著者：　比江島尚真，渡部由香，鵜川信

所属：　鹿児島大学大学院連合農学研究科

抄録：　温暖化の進行によって冬芽の自発休眠が阻害されることが懸念されている．将来の自発休眠の挙動を予測するためには，低温暴露の少ない環境における自発休眠を理解する必要がある．本研究では，暖温帯南部のビニールハウスにて育苗したクヌギ苗の自発休眠の特徴と生理的特徴を明らかにすることを目的とした．自発休眠は，10月から3月までの期間において，苗木の葉のフェノロジーと併せて，成長に適した環境で培養したシュートの冬芽の展開を観察することで評価した．生理的特徴は，1年生シュートから採取した冬芽と枝の含水率，相対含水率，呼吸速度，デンプン濃度，糖濃度（グルコース濃度，フルクトース濃度，スクロース濃度）を測定することで評価した．その結果，12月にかけて葉の褐変がみられたが，冬芽の展開率は上昇した．1月と2月には，全ての葉が褐変し，冬芽の展開率が著しく低下したことから，この時期に自発休眠を迎えたことが示された．低温暴露の多い環境に生育する樹木は典型的に秋季に自発休眠を迎え，冬季に自発休眠を解除させることを鑑みると，クヌギ苗の自発休眠の導入と解除の時期が遅れたことが示唆された．さらに，12月に冬芽の展開率が高かったことを受け，自発休眠の導入の遅れは，冬芽の発達期間を延長させたことが示唆された．自発休眠期には，冬芽と枝の両方で呼吸速度とデンプン濃度が低下した．これに併せて，高濃度のグルコースとフルクトースが検出されたことから，自発休眠期には呼吸機構の変化やデンプンから糖への分解が生じたことが示唆された．自発休眠の導入では，枝の含水率が上昇し，このことが自発休眠あるいは耐凍性のメカニズムに関与することが窺われた．加えて，冬芽の含水率が変化することなく相対含水率のみが上昇したことから，自発休眠の導入では冬芽の水分保持力が低下することが示唆された．

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2435282

 

 

種類：　原著論文／Silviculture and Plant Sciences

Title： 　Effects of tree size-dependency and dispersal distance-dependency on paternal and maternal reproductive contributions of adult trees to the dispersed seeds in a natural Abies firma population

巻頁：　J For Res 30 (2): 120-128

題名：　個体サイズ依存性と散布距離依存性がモミ天然林内の散布種子プールへの成木個体の雌雄繁殖寄与に与える影響

著者：　岩泉正和，木村恵，矢野慶介，宮本尚子，那須仁弥，高橋誠，生方正俊

所属：　森林総合研究所林木育種センター関西育種場

抄録：　雌雄同株樹木において，集団内での交配パターンおよび次世代の多様性が創出されるメカニズムを理解する上では，親個体のもつ２つの繁殖寄与の要素（雄親／雌親としての寄与）がそれぞれ２つの大きな依存的要因（個体サイズ依存性，配偶子の散布距離依存性）に対してどのように影響を受けているかを同時に評価することが重要である．本研究ではこれらの依存的要因を明らかにするため，モミの天然集団において過去の親子解析で得られた自然散布種子プールに対する成木個体の雌雄親としての寄与頻度データと，繁殖努力に関わる寄与親の個体サイズデータ，配偶子の散布距離に関わる寄与親の個体位置データを統合して解析した．３ヵ年の繁殖イベント（結実の豊作年）において，全体的に雄親として寄与した成木個体は雌親として寄与した個体よりも大きな個体サイズ級に分布していた．３ヵ年を統合した解析では，成木個体の雄親としての繁殖寄与の頻度は有意に個体サイズに依存しており，この結果は先行研究において大サイズ個体ほど雌機能に対する相対的な雄機能への繁殖分配の割合が増加することと矛盾しない傾向であった．一方で，雄繁殖寄与は散布距離（親個体から種子までの距離）には依存しておらず，このことは風媒の針葉樹種における花粉飛散範囲の大きさを反映するものと考えられた．しかし対照的に，雌親としての繁殖寄与の大きさは個体サイズと散布距離の両者に有意に依存していた．以上の結果は，以上２つの依存的要因が雌雄の繁殖寄与に対して異なる影響を与えており，そのことが集団内の繁殖パターンの多様性を生み出し，ひいては次世代集団における遺伝的多様性の維持に貢献していることを指し示している．

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2436754

 

 

種類：　短報／Silviculture and Plant Sciences

Title： Optimization of RNA extraction protocol from Eucalyptus and Populus species for gene expression studies

巻頁：　J For Res 30 (2): 129-135

題名：　遺伝子発現研究のためのユーカリとポプラからのRNA抽出プロトコルの最適化

著者：　Ravita Tadiya, Sunita Rawat, Kishan Kumar, Kalpana Tyagi, Harish Singh Ginwal, Santan Barthwal

所属：　Genetics and Tree Improvement Division, Forest Research Institute, Dehradun, India

抄録：　Extraction of high-quality RNA is complicated due to the presence of polysaccharides and polyphenols in woody plant species like Eucalyptus and Populus. To conduct gene expression studies, RNA must be of high quality and intact integrity. Although, RNA extraction kits make the process quick and easy but they might not consistently provide high-quality RNA from Eucalyptus and Populus. Therefore, the primary objective of this work is to optimize a repeatable and systematic CTAB method for RNA extraction of high quality from Populus and Eucalyptus leaves. According to the study results, the optimized CTAB approach is more suitable for these plant species than RNA extraction kits. The agarose gel electrophoresis demonstrated that the RNA samples retained their integrity due to the presence of distinct 28S and 18S rRNA bands. Additionally, the RNA integrity number was found to be between 7.2 and 8.0. As indicated by the A260/A280 ratios, the optimized method’s RNA extraction yielded minimal levels of polysaccharide and polyphenol contamination. For Eucalyptus, the absorbance values ranged from 1.98 to 1.99 while for Populus it was 1.97 to 1.98. Similarly, the A260/230 ratios, which represent the second indicator of nucleic acid purity, were found to be 2.01 to 2.08 and 2.02 to 2.09 for Eucalyptus and Populus, respectively. The high-quality RNA was shown to be appropriate for use in further processes, such as cDNA synthesis, gene amplification, and real-time quantitative PCR (RT-qPCR).

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2433620

 

 

種類：　短報／Forest Health

Title： A method evaluating ectomycorrhizal fungal colonization in vitro by using relative quantitative PCR

巻頁：　J For Res 30 (2): 136-142

題名：　相対定量PCR法を用いたin vitro外生菌根菌感染の評価法

著者：　岡部　信，Phobthum Kosolwattana，練　春蘭

所属：　東京大学農学生命科学研究科

抄録：　外生菌根（ECM）は森林生態系の成立と安定に重要な役割を果たす．そのため，ECM菌の感染評価は共生研究において不可欠であるが，従来の顕微鏡法は時間がかかり主観性が高いという課題があった．本研究では，in vitroでの培養条件下で定量的PCR（qPCR）を用いたハイスループットかつ客観的なECM菌感染評価法を開発した．Populus tomentosa，Cenococcum geophilum（Cg），およびLaccaria japonica（Lj）に特異的なプライマーを設計し，CgとLjを別々に，またCgとLjをP. tomentosaに共接種した後，接種10日，20日，40日の3つの時点で根を採取した．顕微鏡法とqPCR法の比較により，qPCR法はCg（Spearmanの順位相関係数＝0.917，p＜0.001）およびLj（Spearmanの順位相関係数＝0.690，p＜0.01）で高い相関性と信頼性を示した．さらに，この方法は複数菌種が共存する条件下でも各菌種を正確に定量可能であることを確認した．本研究の結果により，qPCRを用いたECM菌感染評価法が従来法に代わる有効なツールとなることが示された．

https://doi.org/10.1080/13416979.2024.2439186