Functioning of arbuscular mycorrhizal symbiosis in deciduous forests: empirical research in natural settings

Research Project

Project/Area Number	24K02095
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 45040:Ecology and environment-related
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	富松裕山形大学, 理学部, 教授 (40555398)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000) Fiscal Year 2027: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2026: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2024: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords	夏緑樹林 / アーバスキュラー菌根菌 / 菌根共生 / 林床植物 / 群集の集合過程 / アーバスキュラー菌根 / 菌根共生ネットワーク / DNAメタバーコーディング分析 / 種間変異
Outline of Research at the Start	本研究では、北日本の夏緑樹林を対象として、これまでに研究代表者らが得てきた独自の知見をもとに、植物とアーバスキュラー菌根菌による菌根共生の機能を詳細な野外データから更に明らかにすることを目指す。具体的には（1）高木と林床植物とでAM菌群集が異なる要因、（2）植物が菌根ネットワークから得られる利益の環境依存性、（3）林床植物における菌根共生の種間変異と群集の集合過程、の3つの観点から研究を行う。
Outline of Annual Research Achievements	今年度の主な研究実績として、落葉高木であるヤチダモを対象とし、生産力の異なる２つの生育段階間でアーバスキュラー菌根菌群集が異なるかを検証した。宮城県内の夏緑樹林において６地点からヤチダモの成木と当年生実生の菌根を採集し、次世代シーケンサーを用いたアーバスキュラー菌根菌のDNAメタバーコーディング分析を行った。リボソームRNA遺伝子小サブユニット180bpの塩基配列に基づき、Qiime2 を用いて類似度100％の配列クラスター（Amplicon Sequence Variants）を作成し、q2-feature-classifier の scikit learn アルゴリズムを用いて、信頼閾値90％で属を割り当てた。各個体で観察されたASVの数は実生段階で多い傾向が見られたが、その差は僅かだった。PERMANOVAの結果、菌根菌群集の組成には採集地点間で有意な差が見られたが、生育段階の影響は認められなかった。しかし、全体を通して出現頻度が高かった4つの科が群集に占める割合は、ヤチダモの生育段階間で有意に異なり、Glomeraceae科の割合は成木段階で高く、Archaeosporaceae科は実生段階で高かった。また、Claroideoglomeraceae科の割合も実生段階で多い傾向が見られた。これらの結果から、実生段階ではGloemeraceae科との共生頻度が低い一方で、菌根菌群集の組成は採集地点ごとの環境に応じて異なることが示唆された。本研究の結果から、植物の生産力に応じて、根圏で共生するアーバスキュラー菌根菌群集が異なる可能性が考えられる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason グロースチャンバーの設置場所を調整するために時間を要したため、一部研究の準備が遅れているが、それを除けば概ね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	計画に沿って菌根の採集作業を中心に行い、植物とアーバスキュラー菌根菌の共生ネットワークや、菌根共生と根形質の種間変異の分析を進める予定である。また、得られた研究成果のうち、可能なものから論文にまとめ、学術誌への投稿を行う。