菌類とのパートナーシップの変化がもたらす菌寄生植物の進化過程の解析

• 研究課題/領域番号: 16770062
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物多様性・分類
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 横山 潤 東北大学, 大学院生命科学研究科, 助手 (80272011)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: ラン科 / 菌寄生植物 / 光合成種 / ラン菌 / 外生菌根菌 / 感染実験 / 分子同定 / イボタケ科 / ベニタケ科

研究概要

菌寄生植物(腐生植物)は、生存に必要な全ての炭素源を菌類からの供給でまかなう生活様式をもつ従属栄養植物群である。菌寄生植物の進化は、菌類とのパートナーシップの変化をともなっていることが指摘されている。本研究ではその進化過程を詳細に追跡するために、菌寄生種に近縁の光合成種を用いて、菌寄生に至る前段階として最も重要な、菌類との相互作用の変化が具体的にどのように生じるのかについての詳細な解析を行うことを目的としている。光合成種と菌寄生種のパートナーとなっている菌の両方を共存させていることが明らかになったラン科キンラン属のササバギンランを用い、昨年度分離した菌根菌を用いて発芽実験を行った。その結果、きわめて低頻度ではあるが、一般的なラン菌(Rhlzoctonia spp.)、樹木の句の外生菌根菌いずれでも発芽は誘導された。同時感染の場合は、発芽した種子からはいずれか一方の菌しか検出できなかった。野外での感染実験も、発芽率がきわめて低く、回収できた個体はごく少数であった。これらについても、昨年度野外で採集した個体の場合と同様に菌根菌の分子同定を行った結果、ラン菌と樹木の外生菌根菌のいずれかが検出され、両方の菌が同時に検出される個体はなかった。これらの結果から、通常は樹木に外生菌根を形成する菌類も、一般的なランのパートナーであるラン菌と同様の生態的役割を果たしていることが示された。このような異なる菌群をパートナーとして受け入れることができる状態の進化が、菌寄生性の進化につながったと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular identification of the mycorrhizal fungi of the epiparasitic plant Monotropastrum humile var. glaberrimum (2005)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, J., Fukuda, T., Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 118 ページ: 53-56
• [雑誌論文] Molecular phylogeny and evolution of alcohol dehydrogenase (Adh) genes in legumes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, T., Yokoyama, J., Nakamura, T., Song, I.-J., Ito, T., Ochiai, T., Kanno, A., Kameya, T., Maki, M.
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 5
• [雑誌論文] Molecular identification of Tiandong derived from Asparagus cochinchinensis (Lour.) Merrill by two typical deletions in cpDNA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, T., Song, I.-J., Nakamura, T., Nakada, M., Kanno, A., Kameya, T., Yamaji, H., Terabayashi, S., Takeda, S., Aburada, M., Yokoyama, J.
  • 雑誌名: Natural Medicine 59 ページ: 91-94
• [雑誌論文] Molecular phylogeny of the genus Asparagus (Asparagaceae) inferred from plastid petB intron and petD-rpoA intergenic spacer sequences. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, T., Ashizawa, H., Suzuki, R., Ochiai, T., Nakamura, T., Kanno, A., Kameya, T., Yokoyama, J.
  • 雑誌名: Plant Species Biology 20 ページ: 121-132
  • NAID: 10016645546
• [雑誌論文] Molecular identification of the mycorrhizal fungl of the epiparasitic plant Monotropastrum humile var, glaberrimum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, J., Fukuda, T., Tsukaya, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research (in press)
• [雑誌論文] Flower visitor fauna on Lespedeza subgen. Macrolespedeza in northern Japan. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, J., Nakajima, M., Yoshida, M., Ushijima, J., Yokoyama, A., Nemoto, T., Ohashi, H.
  • 雑誌名: Journal of Japanese Botany 79 ページ: 358-369