クモキリソウ節（ラン科）の進化における菌根菌の変化と菌根形成過程の解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06815
• Research Institution: National Museum of Nature and Science, Tokyo
• Principal Investigator: 堤 千絵 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (30455422)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 菌根菌 / 系統解析 / ラン科クモキリソウ属

Outline of Annual Research Achievements

本研究では生育特性(生活型、生育地、分布範囲など)が多様な日本のクモキリソウ節(ラン科クモキリソウ属)を用い、1. 菌根菌の分子系統解析、2. 共生培養実験と形態学的調査等を行い、植物の進化に伴う菌根菌の変化と、菌パートナーのシフトに伴う菌根形成過程の変化を明らかにすることを目指している。さらに、3. 共生培養により得られる「植物と菌の共生体」での保全手法を開発し、絶滅危惧種の保全に役立てる。
1. 分子系統解析：本年度は収集できたアキタスズムシソウ、クモキリソウの菌根菌を単離して解析し、データを補完した。
2. 共生培養実験と形態学的調査：本来の菌とでは正常に生育するものの、不適合な菌とでは菌種によって異なるステージで発生が停止すると推定されたスズムシソウについて、引き続き形態学的調査を行い、データを拡充した。さらに、不適合な菌と停止する段階ではどのような遺伝的機構が働いているのかをトランスクリプトーム解析により明らかにするため、微小な種子や共生体からのRNA抽出法を確立した。本来の菌と正常に発生する段階と、不適合な菌と発芽前に停止する段階など、複数の種子や共生体ステージからRNAを抽出し、一部においてRNA-Seq法による解析を行った。
3. 植物と菌の共生体での保全：多くの種子が得られたジガバチソウについて、菌と共生させ発芽させた共生体を用いてアルミニウムクライオプレート法による超低温保存試験を行った。その結果、菌は超低温保存後でも生育するものの、植物が生育する様子は観察できなかった。薬剤耐性の試験を行い、薬剤耐性はあることが確かめられたことから、超低温保存過程により生育できなくなると推定された。共生体の超低温下での保全には、さらなる条件検討が必要と推定された。