Exhaustive survey of understory herbaceous plants obtaining organic carbon through arbuscula mycorrhizal networks.

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19356
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 横山 潤 山形大学, 理学部, 教授 (80272011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富松 裕 山形大学, 理学部, 教授 (40555398)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 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

Outline of Annual Research Achievements

v陸上植物では、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」の植物が知られている。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。本研究は、アーバスキュラー菌根菌（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、大規模な安定同位体分析により探索することを目的として行った。
AM菌の炭素安定同位体比（δ13C）は、林床植物の平均値よりも有意に大きく、林冠木とは有意差が無かった。この結果は、林冠木がAM菌の主な炭素源であること、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を反映していると考えられた。また、林床植物にはδ13Cに大きな種間変異が見られたが、δ13Cが顕著に大きかった種ではAM菌と差が無かった。もし林床植物のδ13Cが主に栄養摂取様式を反映しているとすれば、AM菌に炭素源のほとんどを依存していることになる。これは現実的ではないことから、δ13Cが栄養摂取様式だけを反映しているとは言えないと考えられた。また、植物24種のAM菌根を観察に基づいて形態型（Arum型もしくはParis型）に分類したところ、Paris型を示す林床植物で安定同位体比が大きくなる傾向が見られたが、安定同位体比が顕著に大きかった植物種には両方の形態型が含まれていた。本研究の開始後、安定同位体比が大きなParis型の林床植物が部分的菌従属栄養である可能性が議論されている。しかし本研究の結果から、AM 菌に炭素源を依存する部分的菌従属栄養植物がどこまで広く存在するのかについては、さらに慎重な検討が必要だと考えられた。