北極域の植生変化予測に向けた樹木定着プロセスの解明

• Project/Area Number: 23K20288
• Project/Area Number (Other): 20H03016 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40010:Forest science-related
• Research Institution: Shinshu University (2021-2024); Hokkaido University (2020)
• Principal Investigator: 宮本 裕美子 信州大学, 農学部, 助教(特定雇用) (50770632)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 菌根菌 / 宿主特異性 / 生物間相互作用 / 気候変動 / シベリア / 温暖化 / 森林分布 / カラマツ / ツンドラ

Outline of Research at the Start

温暖化に伴い、森林分布が拡大することが予測されている。樹木はその成長に必要な養水分を根で共生する外生菌根菌を介して吸収しているため、樹木分布の予測にはこうした共生関係を取り入れていく必要がある。本研究では、東ユーラシアの森林限界の優占種であるダフリアカラマツを対象に、宿主特異的な菌根菌との相互関係（生態、機能、進化）について明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

温暖化に伴い、森林分布が拡大することが予測されている。樹木はその成長に必要な養水分を根で共生する外生菌根菌を介して吸収しているため、実生の定着や分布域の拡大には菌根共生が必要である。本研究では、樹木の生育していない非森林帯に樹木実生が定着するために適した条件を検証することを目的とする。これまでにユーラシアの森林北限を形成するカラマツを対象として、その菌根菌群集を明らかにしたところ、宿主特異的な菌種の優占率が高い傾向が見られた。

今年度は特に出現頻度の高かったショウロ属に着目し、その分布域について調査を実施した。国際データベースでは申請者らの登録した東シベリアのカラマツ林以外の記録は確認されなかった。また国内の気温傾度にそったカラマツ林にて菌根菌群集の調査を行ったところ、カラマツショウロは発見されなかった。よって、現時点で記録されているカラマツ特異的なショウロ属はカラマツショウロ１種である。さらに、カラマツショウロの優占率は北極域の森林限界で最も高く、調査地の緯度の低下とともに減少する傾向が明らかとなった。このことから、カラマツショウロは北極域の低温・乾燥環境に適応もしくは依存した菌種である可能性が考えられる。また室内でダフリアカラマツの実生への接種実験を実施したところ、ヌメリイグチ属（ハナイグチ、キノボリイグチ）やTomentella terrestrisで菌鞘形成が確認されたが、同じ条件ではカラマツショウロの菌鞘形成は確認できなかった。現在は実生を低温や乾燥環境で生育するなど、カラマツショウロの菌根形成の条件を探索中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

菌根菌群集の広域分布の解析を進め、北極域のカラマツ林に特有の傾向が明らかとなってきた。一方で実生の定着条件については現地調査が難しいことから、実験系を改良中であるためやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

これまでに現地で採取したサンプルと菌株を活用して実験を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Insti.Biological Problems Cryolithozone/Noth-Eastern Federal University(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] Insti.Biological Problems Cryolithozone/Noth-Eastern Federal University(ロシア連邦)
• [Journal Article] 信州大学農学部附属アルプス圏フィールド科学教育研究センター西駒ステーションにおける2022年の気象観測データ (2024)
  • Author(s): 小林元、坂本小雪、野溝幸雄、木下渉、宮本裕美子、鈴木純
  • Journal Title: AFC報告 Volume: 22 Pages: 69-74
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Climate conditions are primary predictors of the regional‐scale spatial diversity patterns of ectomycorrhizal fungi (2023)
  • Author(s): Miyamoto Yumiko、Murata Masao、Koizumi Takahiko、Janowski Daniel、Helbert、Nara Kazuhide
  • Journal Title: Journal of Biogeography Volume: 51 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1111/jbi.14721
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Historical variation in normalized difference vegetation index compared with soil moisture at a taiga forest ecosystem in northeastern Siberia (2023)
  • Author(s): Aleksandr Nogovitcyn, Ruslan Shakhmatov, Tomoki Morozumi, Shunsuke Tei, Yumiko Miyamoto, Nagai Shin, Trofim C. Maximov, Atsuko Sugimoto
  • Journal Title: Biogeosciences Volume: 20 Issue: 15 Pages: 3185-3201
  • DOI: 10.5194/bg-20-3185-2023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 信州大学農学部附属アルプス圏フィールド科学教育研究センター西駒ステーションの亜高山帯常緑針葉樹林固定試験地における2016～2021年の気象観測データ (2023)
  • Author(s): 小林 元，前川夏子，高井野乃子，木下 渉，野溝幸雄，酒井敏信，宮本裕美子
  • Journal Title: AFC報告 Volume: 21 Pages: 71-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Soil propagule banks of ectomycorrhizal fungi associated with <i>Larix cajanderi</i> above the treeline in the Siberian Arctic (2022)
  • Author(s): Miyamoto Yumiko、Maximov Trofim C.、Kononov Alexander、Sugimoto Atsuko
  • Journal Title: Mycoscience Volume: 63 Issue: 4 Pages: 142-148
  • DOI: 10.47371/mycosci.2022.05.002
  • ISSN: 1340-3540, 1618-2545
  • Year and Date: 2022-07-31
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Changes in Forest Conditions in a Siberian Larch Forest Induced by an Extreme Wet Event (2022)
  • Author(s): Aleksandr Nogovitcyn、Ruslan Shakhmatov、MOROZUMI Tomoki、TEI Shunsuke、MIYAMOTO Yumiko、NAGAI Shin、Trofim C. Maximov、SUGIMOTO Atsuko
  • Journal Title: forests Volume: 13(8) Issue: 8 Pages: 1331-1331
  • DOI: 10.3390/f13081331
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Host phylogeny is the primary determinant of ectomycorrhizal fungal community composition in the permafrost ecosystem of eastern Siberia at a regional scale (2022)
  • Author(s): Miyamoto Yumiko、Maximov Trofim C.、Bryanin Semyon V.、Kononov Alexander、Sugimoto Atsuko
  • Journal Title: Fungal Ecology Volume: 55 Pages: 101117-101117
  • DOI: 10.1016/j.funeco.2021.101117
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The dominance of Suillus species in ectomycorrhizal fungal communities on Larix gmelinii in a post-fire forest in the Russian Far East (2020)
  • Author(s): Miyamoto Yumiko、Danilov Aleksandr V.、Bryanin Semyon V.
  • Journal Title: Mycorrhiza Volume: 31 Issue: 1 Pages: 55-66
  • DOI: 10.1007/s00572-020-00995-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] FungalTraits: a user-friendly traits database of fungi and fungus-like stramenopiles (2020)
  • Author(s): Polme Sergei, ----, Matsuda Yosuke et al. (125/128番目)
  • Journal Title: Fungal Diversity Volume: 105 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1007/s13225-020-00466-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Growth responses of larch seedlings to the inoculation of ectomycorrhizal genera Suillus and Rhizpogon (2024)
  • Author(s): Miyamoto, Yumiko ・ Yamada, Akiyoshi ・ Maximov, Trofim ・ Sugimoto, Atsuko
  • Organizer: 第135回日本森林学会大会
• [Presentation] 北極域タイガ―ツンドラ境界における宿主植物間の外生菌根菌適合性 (2023)
  • Author(s): 宮本裕美子, Trofim C. Maximov, 杉本敦子
  • Organizer: 第9回山岳科学学術集会
• [Presentation] 山岳域における樹木細根の窒素吸収機能の全容：標高による変化の解明 (2023)
  • Author(s): 伊藤拓生・小田あゆみ・増本泰河・橋本裕生・宮本裕美子・牧田直樹
  • Organizer: 第134回日本森林学会大会
• [Presentation] 森林限界北上に寄与する菌根菌種の特定 (2021)
  • Author(s): 宮本 裕美子、Kononov Alexander、Maximov Trofim、杉本 敦子
  • Organizer: 第132回日本森林学会大会
• [Presentation] Predicting regional pattens in richness and community structures of ectomycorrhizal fungi (2021)
  • Author(s): Miyamoto Y, Murata M, Koizumi T, Nara K.
  • Organizer: Plant Microbiota Research Network (PMRN) オンラインシンポジウム
• [Presentation] 北極域タイガ―ツンドラ境界における宿主植物間の外生菌根菌適合性 (2020)
  • Author(s): 宮本裕美子・Trofim C. Maximov・杉本敦子
  • Organizer: 2020年度 菌根研究会大会