【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】24658131 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マツタケ / シロ / 外生菌根菌 / 分根 / 共生 / アカマツ / 外生菌根 / 根分け / クロマツ

【研究成果の概要】

マツタケを人工栽培するためには，「シロ」と呼ばれる外生菌根と菌糸の集合体を形成させる必要がある。本研究では，アカマツの分根培養系を用いた新たなシロの形成手法の確立に挑戦した。分根培養系を効率良く作成するために，挿し穂の週齢と挿し床の水分条件を検討し，挿し木の最適条件を決定した。また，分根培養系への菌根菌の接種方法を確立した。これらの方法により，同一宿主の根系に，マツタケと他の菌根菌を同時に生育させることが可能になった。この分根培養系は，今後，外生菌根共生の実態を解明する上でも有効な手法になり得ると考えられる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】23380080 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

共生 / 多様性 / 外生菌根菌 / 根外菌糸体 / トレーサー実験 / アミノ酸 / 転流 / 相互作用 / 菌糸融合 / クロマツ

【研究成果の概要】

森林生態系では，多種多様な菌根菌が際立って多様性の高い安定した菌根菌群集構造を維持している。本研究では，この菌根共生系の多様性を生み出すメカニズムや多様性が持つ生態的意味に着目し，地下部における菌糸体ネットワーク間の相互作用およびそれと菌根共生機能との関係を明らかにすることを目的とする。
平成25年度は，樹木のアミノ酸吸収に外生菌根菌がどのように関わっているかを明らかにするために，14Cで標識，あるいは13Cと15Nで二重標識したグルタミンやアラニンを，クロマツ・コツブタケ外生菌根共生系の根外菌糸体に取り込ませ，その行方を追跡した。その結果，14Cは速やかに根外菌糸体全体に広がり菌根まで達したが，クロマツの地上部へは転流しなかった。13Cと15Nの安定同位体比質量分析の結果，宿主地上部への13Cの転流は認められなかったが，15Nは根外菌糸，菌根，クロマツの茎と針葉の各部位で検出された。さらに，NanoSIMSを用いて，菌根，茎，針葉の横断面における13Cと15Nの分布を,マイクロメートルスケールの元素マッピングによって解析した。その結果，13Cは菌根の菌鞘のみで検出され，根の皮層細胞や茎，針葉の細胞では検出されなかった。一方，15Nは全ての部位で検出され，菌根のハルティヒネットから根の皮層細胞への窒素の移動が確認された。以上の結果から，外生菌根菌の根外菌糸で吸収されたアミノ酸は菌糸中で代謝され，窒素は宿主細胞へ受け渡されるが，炭素は受け渡されずに菌根菌自らの炭素源として利用されることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】21248018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コメツガ / 根外菌糸体 / 菌糸融合 / シンク能 / トレーサー実験 / オートラジオグラフィー / 外生菌根菌 / 共生 / シラビソ / 転流駆動力 / 菌糸体

【研究成果の概要】

外生菌根共生は、菌根から土壌中に伸展する根外菌糸体によって支えられている。そこで本研究では、実際の森林における菌根菌種の多様性と分布を調べるとともに、根外菌糸体に着目して、菌根共生系内の養分転流と根外菌糸体間の相互作用を、分離菌株を接種したマツ苗によるトレーサー実験等により調べた。その結果、(1)天然更新しているコメツガ実生では、根系内の菌根菌種の多様性は高く、多くの菌種が固まって分布すること、(2)転流の駆動力が根外菌糸体全体で発生していること、(3)子実体が強いシンク能をもつこと、(4)同一クローンの根外菌糸体は、接触すると比較的速やかに結合してより広範な根外菌糸体ネットワークを形成すること、(5)菌糸体間の結合に伴って転流のドメインも拡大することが明らかになった。また、これらの結果をもとに、森林における菌根菌動態に関して、「頻繁な根外菌糸体の修復」の可能性を指摘するとともに、「外生菌根菌ギルド」という新たな概念を創出した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】47,840千円 (直接経費: 36,800千円、間接経費: 11,040千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】17380089 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

外生菌根 / マツ林 / 共生 / 分子生態学 / マイクロサテライトマーカー / 胞子発芽 / 外生菌根菌 / 菌類 / マツ科樹木 / ライゾトロン / 海岸林 / 根圏微生物 / 細菌 / マツタケ

【研究成果の概要】

本研究は,マツ林における外生菌根共生系の維持機構に関わる生物間のそうごさ用を分子生態学的手法により解明することを目指し,以下の成果が得られた。
1.dual-suppression PCR法を用いて9遺伝子座のアミタケのSSRマーカーを作製し,そのうちの3遺伝子座のマーカーで多型が見られた。
2.培地の活性炭処理とアカマツ無菌苗との二員培養の組み合わせにより,アミタケの胞子を効率良く発芽させることに成功した。
3.アミタケの胞子発芽が7種類のフラボノイドにより誘導されたことから,根の滲出物に存在するフラボノイドが,アミタケの胞子発芽を誘導するシグナルとして作用しているものと推測された。
4.マツ科針葉樹林に発生する日本産マツタケと,ブナ科広葉樹林に発生する中国雲南省産のマツタケについてrDNA領域の比較を行った結果,雲南省産マツタケと日本産マツタケが遺伝的に極めて近縁であることが明らかにされた。
5.二次遷移系列において,草原植生においてもアカマツに感染する外生菌根菌が存在していること,アカマツ・コナラ林の発達に伴って外生菌根菌群集の多様化が見られることが明らかにされた。
6.松枯れ被害林において,アカマツの枯死によっで菌根菌の子実体の種数および発生本数が減少すること,コナラが混交する林分において,ナカマツ枯死による菌根菌種数の減少が抑制されることが明らかにされた。
7.50年生アカマツ成木から外生菌根菌フリー細根を誘導し,その根へマツタケ菌を接種することで,マツタケの外生菌根菌を形成させることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】15,710千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】11876034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

根圏 / 有機酸分泌 / 環境ストレス / マメ科樹木 / マツ科樹木 / 外生菌根菌 / 共生

【研究成果の概要】

本研究では、根から根圏への分泌物のうち、特に樹木の土壌環境ストレス耐性と密接に関連すると考えられる有機酸の挙動を明らかにし、さらに共生系が有機酸分泌に与える影響を明らかにすることを目的とした。マツ科のアカマツ(Pinus densiflora)と外生菌根菌のコツブタケ(Pisolithus tinctorius)の共生系を用いて、根圏に放出される有機酸をイオンクロマトグラフィーで調べた。外生菌根菌との共生がない場合には分泌されない、あるいは分泌が少ないピークがいくつかあったが、そのうちの一つはクエン酸のピークだった。しかし、分泌されたクエン酸の根量あたりの量は、外生菌根菌との共生がない場合とある場合で大きな違いはなく、難溶性リン酸塩の可溶化に貢献するものかどうかは明らかでなかった。また逆に、外生菌根菌との共生がある場合に分泌が少ないピークがいくつか認められた。この中にはシュウ酸、リンゴ酸、コハク酸のほか、未同定のピークがあった。アルミニウム過剰やリン酸欠乏のストレスに対する、これらの分泌物質のピークの変動および樹木の成長評価についての実験は現在継続中である。マメ科樹木の土壌環境ストレスに対する反応についての実験は、土壌からの低分子有機酸の回収方法の確立を現在試みているところである。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】1999

【配分額】1,900千円 (直接経費: 1,900千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】11760110 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アカマツ / 外生菌根菌 / マツタケ / ルートウィンドウ / シロ / バイオマス / エルゴステロール / 共生 / RAPD / ライゾトロン

【研究成果の概要】

(1)伊那市試験地のアカマツ天然林内において,マツタケの子実体発生位置の調査を行った。子実体の発生位置から,マツタケのシロ(マツタケの菌糸や菌根の存在する部分)は楕円状に分布しており,長径が4.5m,短径が3.7mであると推測された。また,子実体発生位置の変化から,このシロの拡大速度は10〜15cm/年であると考えられた。
(2)ルートウィンドウによりマツタケのシロを観察した結果,マツタケのシロは5月から7月まで活発に伸長を続け,その後,菌糸体が白色から褐色に変化することが明らかにされた。菌糸体の伸長は,前年のシロの周辺から始まり,1年間で約10cmシロが伸長した。また,マツタケの菌糸体の分布域から,このシロの深さは約10cmであると実測された。
(3)マツタケの子実体直下から採取した土壌中のエルゴステロール量を測定し,シロのバイオマスを推定した。その結果,シロ土壌1cm^3当たり42.9mgの菌糸体が含まれているものと計算された。また,シロの動態調査により,シロの活性部位の体積は0.13〜0.17m^3と推測されたことから,シロの菌糸体重量は5.6〜7.3kg(乾重)と推定され,子実体を1本発生させるために90〜120gの菌体量が必要であると考えられた。
(4)試験地における外生菌根菌の子実体発生位置を調査した結果,マツタケのシロの内側や前年のマツタケ子実体発生位置などからのキチチタケやフウセンタケ属菌の子実体発生が見られた。一方,ルートウィンドウの観察においても,マツタケ以外の外生菌根がマツタケのシロに接する位置で観察された。マツタケのシロ周辺の土壌を採取して実体顕微鏡下で観察した結果,シロ内部には他の外生菌根は侵入していないことが確認された。以上の結果から,マツタケのシロ周辺には他種の外生菌根菌が存在するものの,これらの菌はシロの内部には侵入せず,シロに接して分布しているものと考えられた。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)