2018 Fiscal Year Research-status Report
Exhaustive survey of understory herbaceous plants obtaining organic carbon through arbuscula mycorrhizal networks.
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18K19356
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
横山 潤 山形大学, 理学部, 教授 (80272011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富松 裕 山形大学, 理学部, 教授 (40555398)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 部分的菌従属栄養 / アーバスキュラー菌根菌 / 安定同位体比 / 夏緑樹林 / 林冠木 / 独立栄養植物 / 有機炭素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
陸上植物では、光合成能力を失い、菌根菌を介して有機炭素を得る「完全菌従属栄養」が繰り返し進化している。そして近年、光合成能力を保持したまま、菌根菌からも有機炭素を得る「部分的菌従属栄養」の植物も見出された。これらの植物は樹木の外生菌根菌に依存するラン科やツツジ科で見出されており、独立栄養植物とは主に炭素の安定同位体比で識別することができる。しかし、部分的菌従属栄養植物がどのくらい一般的な存在なのかは分かっていない。大多数の植物種はアーバスキュラー菌根菌（＝AM菌）と共生しているが、AM菌に依存する部分的菌従属栄養植物は、その存在が予測されながら、これまでほとんど探索されてこなかった。本研究では、AM菌と共生する樹木が優占する北海道の夏緑樹林を対象として、AM菌に炭素源を依存する部分的菌従属栄養植物を探索することを目的としている。
平成30年度は、調査地から土壌を採取し、ふるいによる篩別と密度勾配遠心を用いてAM菌の胞子を大量に単離したほか、少数の植物種を対象として安定同位体分析を行った。これまでの分析の結果、AM菌の炭素安定同位体比（δ13C）は、菌根共生しない（すなわち、確実に独立栄養と言える）草本4種よりも有意に大きく、林冠木とは有意差が無いことが明らかになった。この結果は、森林においては林床から林冠に向かって13CO2が大きくなる垂直勾配が存在すること、林冠木がAM菌の主な炭素源であることを反映しているものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
調査地の土壌からAM菌の胞子を大量に単離する方法については概ね確立し、炭素安定同位体に供することもできた。一方、安定同位体分析を行えた林床植物の種はまだ少数であるが、サンプルはすでに確保しており、すぐに分析に供することが可能である。根からのAM菌の単離や、AM菌の分子同定についてはまだ不十分なところもあるが、基本的な技術的問題は解決しており、解析用データ収集の段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度も引き続き安定同位体分析を継続し、δ13CがAM菌と共生する草本種の炭素源を反映するマーカーとして有効かを検証するとともに、部分的菌従属栄養の可能性がある種を探索する。また、DNA 分析によるAM菌の分子同定を行う。
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| Causes of Carryover |
AM菌の安定同位体比解析を優先したため、林床植物の安定同位体比の委託解析が年度内に十分に行えなかった。次年度使用額の大半は、この受託解析経費に使用する。また、AM菌の分子同定を行うための前段階（根からの菌の単離、土壌からのDNA抽出など）の調整に時間がかかったため、分子同定そのものが年度内に十分行えなった。これを行うために必要な分子生物学的解析用試薬の購入経費に当てる。
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] Isotopic analysis of plants in a temperate forest community: Do any understory plants extract carbon from arbuscular mycorrhizal fungi?2019
Author(s)
Murata, S., Hashimoto, Y., Yamagishi, H., Yokoyama, J., Tomimatsu, H.
Organizer
International Symposium on Rapid Evolutionary Change of Invertebrates, Plants, and their Interactions under Ecological Disturbance
Int'l Joint Research
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