樹木の生存に欠かせない光合成には多くの水が必要であり、葉脈は葉に水を届ける重要な組織である。葉脈の分岐パターン（葉脈タイプ）は、二次脈の端が他の二次脈につながってループ構造を作るループ型と、ループ構造を作らないツリー型に大別される。過去の理論研究により、ループのない構造はループのある構造よりも、物質の輸送効率が高いことが予測されている。発表者らはこれまでに2,099種の広葉樹各種について、葉脈タイプと全球規模の生育環境との関係を解析し、低温地への進出とツリー型への進化が関連していることを見出した。そこで本研究では、光合成適期の短い低温地に生育する種では、ツリー型の葉脈タイプに進化することで、高い通水性と光合成速度を実現しているという仮説を検証した。国内に分布するカエデ属15種とコナラ属9種を対象として、光合成速度と葉身および二次脈の通水性を測定した。カエデ属では、仮説通りツリー型の種で通水性と光合成速度が大きかった一方で、コナラ属ではループ型の種で葉身の通水性が大きかった。また、コナラ属のツリー型には常緑・落葉性の両種が含まれており、落葉性の種の通水性は常緑性の種よりも大きかった。このことから、葉の通水性は葉脈タイプだけではなく、常緑・落葉性の影響も受けていると考えられた。そこで、常緑・落葉性と葉脈タイプの関係について、広葉樹1115種を対象とした形質進化の解析を実施したところ、ループ型に進化しやすい常緑性の種と比較して、落葉性の種はツリー型に進化しやすいことが明らかになった。つまり、落葉性の種（カエデ属など）ではツリー型、常緑の種（コナラ属など）ではループ型の葉脈タイプが、葉の通水性を最大にする可能性がある。これらの結果から、葉脈タイプは葉の機能形質や生理機能と協調して進化することで、樹木の環境適応を支えていることが示唆された。