森林の地面の下の多様性：外生菌根菌間の相互作用

• Project/Area Number: 23380080
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Forest science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 呉 炳雲 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (10396814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松下 範久 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (00282567)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000); Fiscal Year 2013: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2011: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
• Keywords: 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

Research Abstract

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。

Current Status of Research Progress

Reason

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Visualization of nutrient translocation in ectomycorrhizal symbioses. (2014)
  • Author(s): Wu B
  • Journal Title: Botany Volume: 92 Issue: 2 Pages: 129-133
  • DOI: 10.1139/cjb-2013-0093
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fine-scale distribution of ectomycorrhizal fungi colonizing Tsuga diversifolia seedlings growing on rocks in a subalpine Abies veitchii forest. (2014)
  • Author(s): Yoshida N, Son JA, Matsushita N, Iwamoto K, Hogetsu T
  • Journal Title: Mycorrhiza Volume: 24 Issue: 4 Pages: 247-257
  • DOI: 10.1007/s00572-013-0535-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mycorrhizal Cirsium purpuratum improves the growth of Clematis stans in volcanic scoria of Mount Fuji (2013)
  • Author(s): Masanori Miyata, Bingyun Wu, Zaal Kikvidze, Kenji Fukuda
  • Journal Title: Mycoscience Volume: 54 Issue: 4 Pages: 279-284
  • DOI: 10.1016/j.myc.2012.10.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transfer of 14C-photosynthate to the sporocarp[]of an ectomycorrhizal fungus Laccaria amethystina (2012)
  • Author(s): Munemasa Teramoto
  • Journal Title: Mycorrhiza Volume: 22 Issue: 3 Pages: 219-225
  • DOI: 10.1007/s00572-011-0395-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and functional interactions between extraradical mycelia of ectomycorrhizal Pisolithus isolates (2012)
  • Author(s): Bingyun Wu
  • Journal Title: New Phytologist Volume: (印刷中) Issue: 4 Pages: 1070-1078
  • DOI: 10.1111/j.1469-8137.2012.04126.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 環境条件が外生菌根共生系における養分転流に及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 高間一晃・松下範久・呉炳雲
  • Organizer: 第125回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ
• [Presentation] アカマツ挿し木分根培養系における窒素転流への施肥および外生菌根菌接種の影響 (2014)
  • Author(s): 棗悠紀・松下範久
  • Organizer: 第125回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ
• [Presentation] 外生菌根菌が吸収したアミノ酸の炭素と窒素の行方を探る (2014)
  • Author(s): 呉炳雲・寺本宗正・則定真利子・竹内美由紀・宝月岱造
  • Organizer: 第125回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ
• [Presentation] 14C-photosynthate and 33P-nutrient translocation between extraradical mycelia of ectomycorrhizas via mycelial anastomosis (2013)
  • Author(s): Wu BY
  • Organizer: 7th International Conference on Mycorrhiza
  • Place of Presentation: New Delhi (India)
  • Invited
• [Presentation] 外生菌根菌共生系における養分転流のソース・シンク関係 (2013)
  • Author(s): 呉炳雲・寺本宗正・宝月岱造
  • Organizer: 第124回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手）
• [Presentation] マツタケのシロの拡大に伴う外生菌根菌相および土壌菌類相の変化 (2013)
  • Author(s): 松下範久・小松隆平・竹内嘉江・宝月岱造
  • Organizer: 第124回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手）
• [Presentation] シラビソ・コメツガの根系における外生菌根とそれらの根外菌糸体の詳細分布 (2013)
  • Author(s): 吉田尚広・松下範久
  • Organizer: 第124回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手）
• [Presentation] 14C-photosynthate and 33P-nutrient translocation between extraradical mycelia of ectomycorrhizas via mycelial anastomosis (2013)
  • Author(s): Bingyun Wu
  • Organizer: 7th International Conference on Mycorrhiza (ICOM7)
  • Place of Presentation: New Delhi (India)
  • Invited
• [Presentation] 外生菌根共生系における養分転流のソース・シンク関係 (2013)
  • Author(s): 呉炳雲・寺本宗正・宝月岱造
  • Organizer: 第124回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 岩手大学 (岩手)
• [Presentation] シラビソ・コメツガの根系における外生菌根とそれらの根外菌糸体の詳細分布 (2013)
  • Author(s): 吉田尚広・松下範久
  • Organizer: 第124回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 岩手大学 (岩手)
• [Presentation] 外生菌根根外菌糸から吸収されたアミノ酸由来の炭素は宿主へ受け渡されるか (2012)
  • Author(s): 寺本宗正・呉炳雲・宝月岱造
  • Organizer: 第123回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学 (栃木)
• [Presentation] スギ・ヒノキ人工林土壌中のアーバスキュラー菌根菌の群集構造と共生効果 (2012)
  • Author(s): 巽大喜・呉炳雲・松下範久・宝月岱造
  • Organizer: 第123回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学 (栃木)
• [Presentation] 露岩上に更新したコメツガ稚樹の根系における外生菌根菌の詳細分布と菌種の偏り (2012)
  • Author(s): 吉田尚広・孫貞阿・小松隆平・高橋由紀子・岩本宏二郎・松下範久・宝月岱造
  • Organizer: 第123回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学 (栃木)
• [Presentation] 放射性同位元素を用いた外生菌根共生系における養分転流の可視化 (2011)
  • Author(s): 呉炳雲
  • Organizer: 菌根研究会（JCOM2011）
  • Place of Presentation: 広島大学 (広島)
• [Presentation] 外生菌根菌ウラムラサキ子実体への炭素転流 (2011)
  • Author(s): 寺本宗正・呉炳雲・宝月岱造
  • Organizer: 菌根研究会（JCOM2011）
  • Place of Presentation: 広島大学 (広島)
• [Presentation] 外生菌根菌が吸収したアミノ酸の炭素と窒素の宿主への転流
  • Author(s): 呉炳雲・寺本宗正・則定真利子・竹内美由紀・宝月岱造
  • Organizer: 菌根研究会2013年度大会
  • Place of Presentation: 東北大学川渡セミナーセンター
• [Presentation] 外生菌根共生系における物質転流を可視化する
  • Author(s): 呉炳雲
  • Organizer: 2013年度日本きのこ学会学術ワークショップ
  • Place of Presentation: 信州大学農学部
  • Invited
• [Book] 外生菌根共生系における物質転流を可視化する. In:『アジアの生物資源環境学』 (2013)
  • Author(s): 呉炳雲
  • Publisher: 東京大学出版会
• [Remarks] 外生菌根共生系における物質転流を可視化する
  • URL: http://www.fb.fr.a.u-tokyo.ac.jp/theme/wu2.html
• [Remarks] 外生菌根菌の子実体への光合成産物の転流
  • URL: http://www.fb.fr.a.u-tokyo.ac.jp/theme/wu3.html
• [Remarks] 外生菌根根外菌糸体の結合による栄養転流ドメインの拡大
  • URL: http://www.fb.fr.a.u-tokyo.ac.jp/theme/wu4.html
• [Remarks] 根系内における外生菌根菌の詳細分布
  • URL: http://www.fb.fr.a.u-tokyo.ac.jp/theme/yoshida1.html