2021 Fiscal Year Research-status Report
Evolution of symbiotic relations between fern gametophytes and AM fungi
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18K06391
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
今市 涼子 日本女子大学, 理学部, 研究員 (60112752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海老原 淳 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (20435738)
藤浪 理恵子 京都教育大学, 教育学部, 准教授 (40580725)
宮崎 あかね 日本女子大学, 理学部, 教授 (80293067)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シダ植物 / AM菌 / 配偶体 / 共生 / 着生 / 進化 / 形態 / リン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シダ植物の胞子体は、他の維管束植物と同様、根、茎、葉をもち、土壌中の根にはAM菌（アーバスキュラー菌根菌）を共生させていることが知られている。これに対して、シダ配偶体は心臓形を示すものが大半だが、サイズが数ミリと小形で、これまで菌との共生関係は無いと考えられてきた。しかし、我々の先行研究から、シダ野生配偶体（遺伝子を用いて種同定ずみ）の多くが、配偶体のクッション層（中央の多層部）にAM菌を感染させていることが示された。さらに種ごとの菌感染率（感染個体数/観察個体数）は配偶体のハビタットと強い関係を示し、地表（地上）に生育する配偶体の菌感染率は50～100%であるが、岩上や樹上着生の大半の種が0％である事が示された。本年度も、野生シダ配偶体について、クッション層の厚さ、菌感染の有無等について、種ごとに観察個体数を増やし、データを補完した。
我々が既に行った、土壌（黒ボク土＋川砂）を充填したシャーレ中での配偶体とAM菌との共培養実験から、シダ配偶体は（１）AM菌存在区と非存在区の間で、生育した配偶体に明らかなサイズ差（10倍以上）を示す種、（２）菌非存在区との間に有意なサイズ差を示さない種、（３）菌存在下においても菌が全く感染せずサイズ差が見られない種、の3グループに区別されることを明らかにした。これら3グループの違いが、AM菌への栄養依存関係の違いによるとする仮説を検証するため、土壌に比して、栄養条件（リン酸濃度）や配偶体の生育密度の調整が容易である「寒天」を用いた共培養実験系の確立をめざしてきた。昨年度、上記の（１）群のゼンマイを用い、無機態リンが吸着する土壌粒子の代替として活性炭を寒天培地に加え、共培養した所、AM菌存在区と非存在区の間で約5倍のサイズ差を得ることができた。本年度は無機態リンが活性炭に実際に吸着しているか否か等、寒天培地のリンの化学的な状態分析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
日本各地で採集したシダ野生配偶体43種、1100個体について、形態観察、AM菌感染の有無、クッション層の厚さなどのデータベース化を進めているが、未だ完成に至っていない。また、シダ配偶体とAM菌の寒天共培養系の確立については、予定していた実験を進めたが、結果についての考察が、下記に述べるように十分に出来ていない状況にある。
共培養実験の材料となるシダ種には、黒ボク土を用いた先行の共培養実験において、「AM菌存在区」と「ＡＭ菌非存在区」の間で10倍以上の配偶体サイズ差を示したゼンマイを用いてきた。一昨年と昨年度の実験結果では、寒天培地のみでの共培養では、菌存在区と菌非存在区の間で、ゼンマイ配偶体のサイズに有意な差がみられなかった。その原因を、無機態リンを吸着する土壌粒子に相当するものが、寒天培地には無かったためと考察し、土壌粒子の代用として、シリカゲルあるいは活性炭を混ぜた培地で実験を行った。その結果、シリカゲル混入区では菌存在区と菌非存在区との間で配偶体サイズ差がみられず、活性炭を混ぜた場合のみ、約5倍の配偶体サイズ差がみられた。従って、無機態リンが活性炭に吸着されており、これらを配偶体が取り込んでいると予想し、寒天中のリンの状態についてICP-AESならびにモリブデン青法による分析を行った。その結果、予想に反して、活性炭無しの寒天培地においても、活性炭有りの培地とほぼ同量の吸着無機態リンがあることが示された。それなら、活性炭無しの寒天培地でも、同様にサイズ差がみられるはずである。しかし、実験結果から、サイズ差が得られなかった。活性炭は、無機態リンを吸着するというより、むしろ培養時の光をさえぎることにより、AM菌胞子の発芽、成長を促進させる事に働いているのかもしれない。これらの実験結果について十分な考察を行う必要があるが、残念ながら本年度中には結論を出すことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
シダ野生配偶体の菌感染率、感染部位等に関しては、データを整理し、データベース作成を進める。
シダ配偶体とAM菌の寒天共培養実験において、活性炭が有効である仕組みについては、これまでの実験結果の考察を進める。必要であれば、再分析を行う。さらに本研究により明らかにされた結果から、今後の研究方法や明らかにすべき論点を考察する。
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| Causes of Carryover |
実験および研究連絡が予定通りに進まなかったため、次年度使用額が生じた。次年度の使用計画は以下の通りである。
（１）野生配偶体データベースの作成（アルバイト料 17万円）
（２）寒天共培養実験結果についての研究連絡（交通費 15万円）
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