2019 Fiscal Year Annual Research Report
微生物群集機能に基づく樹木の材腐朽進展プロセスの解明
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18H02232
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山田 利博 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30332571)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 範久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00282567)
杉元 倫子 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (20353732)
横田 信三 宇都宮大学, 農学部, 教授 (60210613)
平尾 聡秀 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (90598210)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 腐朽 / 微生物 / 群集組成 / 群集機能 / 樹木 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナミダタケモドキによるサワラ根株心腐の腐朽メカニズム解明の基礎情報を得るため、腐朽被害程度の異なるサワラ生立木やサワラ等の高齢林の土壌を追加し、開発した特異的プライマーを用いたリアルタイムPCRによるナミダタケモドキの検出と菌ITS領域のアンプリコンシーケンスによる菌類群集組成解析を行った。サワラ生立木材では被害程度に関わらずナミダタケモドキの遺伝子コピー数は腐朽が進行した部位に隣接した部位で多かった。サワラ高齢林の土壌の一部からもナミダタケモドキを検出した。菌類群集組成では、被害程度に関わらずサワラ生立木材では腐朽開始前や腐朽進行後の材でナミダタケモドキ以外の担子菌の比率が高くなる部位があり、腐朽の進行により菌類の優占率が大きく変動した。サワラ高齢林の土壌では、ナミダタケモドキ検出林分で非検出林分に比べ腐朽菌の割合が比較的高かった。
ナミダタケモドキの材分解過程における発現遺伝子に関しては、心材鋸屑で培養したナミダタケモドキや腐朽材からは十分な量のRNAが得られなかったため、カルボキシメチルセルロース添加培地で培養したナミダタケモドキ菌糸体からのRNA抽出を試み、RNA-Seqに必要な量のRNAを得ることができた。
材成分に関しては、未腐朽サワラ材で樹高や方位による違いがないかどうかの確認を、酸不溶性リグニン量、中性糖分析、アルコール－ベンゼン抽出物量で行った結果、腐朽初期～末期間で見られたような大きな差異はなかった。また、心材腐朽木及び健全木の心材メタノール抽出物のHPLC分析結果では、ピークの数、面積とも腐朽木の方が減少しているものが多く見られ、ナミダタケモドキによる代謝・分解が示唆された。腐朽木及び健全木の抽出物のNMR分析では、サワラの代表的抽出成分サワラニンに相当するピークが多く検出され、腐朽木においてもある程度サワラニンが残存していることが推定された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年の台風19号により調査地へ至る林道が寸断され、病原菌接種木の採取が困難になり、一部を除き採取は2021年まで待つ必要が生じた。また、採取済試料の解析についても、新型コロナウイルス感染症対策のため実験室の大幅な使用制限により、2021年度に延期した。
土壌試料については採取することができ、同じく実験室の大幅な使用制限により予定より遅延したものの、2020年度には予備的な解析までは行うことができた。2021年度に本格的な解析を実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
サワラ根株心材腐朽について菌類群集組成の解析を進めるとともに、ナミダタケモドキを接種したサワラについても、特異的プライマーによるリアルタイムPCR、アンプリコンシーケンス解析を行って、侵入後早い時期の分布、遷移を調べる。併せて、生立木への侵入経路となる土壌中におけるナミダタケモドキをはじめとする菌類の分布解析をスギ、ヒノキ、カラマツ林を含めて実施する。相互に伝染源となり得るかの確認のため、スギ、ヒノキ、カラマツの心材腐朽についてナミダタケモドキ被害の有無を調べる。ナミダタケモドキ以外の被害として、ヒノキの幹腐朽としての辺材腐朽について、被害後の腐朽菌をはじめとした菌類の遷移についても調査する。
材の細胞壁構成成分（セルロース、ヘミセルロース、リグニン等）量およびその構造変化を木材成分分析により、抗菌的成分の変化をガス／高速液体クロマトグラフィ質量分析計、核磁気共鳴分光法を用いて分析する。材密度の変化の測定や、微生物の分布、材の構成成分、抗菌的成分について組織化学的観察による確認も並行して行う。
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