| 研究課題/領域番号 |
18J01755
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
三浦 千裕 鳥取大学, 農学部, 特別研究員(PD) (50758589)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | 菌従属栄養植物 / 寄生・共生 / ラン科植物 / アンプリコンシーケンス / 土壌微生物相解析 |
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| 研究実績の概要 |
ラン科植物は、菌から栄養をもらうという特殊な発芽システムに起因して人工的に発芽させることが難しい種が多く、園芸的な面だけでなく種の保全の観点からも問題となっている。本研究では難発芽性のラン科植物を材料として自生地での土壌微生物相調査を行い、発芽に寄与する新たな微生物の特定と難発芽性に関与する因子の特定を行う。これにより発芽の制御機構を分子レベルで解明することを目的としている。令和2年度には (1) 自生地におけるキンランの発芽率測定、(2) 土壌微生物相の調査・解析、(3) in vitro共生発芽系を用いたランーTulasnella属菌の共生親和性調査を行った。(1) では、2018年にキンラン自生地に埋土し2019年に採取したキンラン種子の発芽率を測定した。その結果、キンランの成熟個体が生育する場所から10 cmから3.0 mの地点では発芽している個体が確認された。一方で同森林内でもキンランが生育していない地点では発芽している個体は確認できなかった。(2) では2019年に採取したキンラン自生地の土壌およびキンランの種子から抽出したDNAを用いて、菌類のリボソームDNA領域をターゲットとしたアンプリコンシーケンスを行った。発芽した種子では樹木の外生菌根菌として知られている担子菌門イボタケ科 (Thelephoraceae) に属する菌が優占していたのに対し、未発芽種子では子嚢菌門に属する菌類が優占していた。キンラン成熟個体の近くから採取した土壌と、周囲にキンランが生育していない地点から採取した土壌の菌相に占めるイボタケ科の割合に大きな違いはなかった。(3) では互いに近縁なTulasnella属菌5種類とシランとの共生親和性を発芽率・サイズ・重量の指標から評価した。その結果互いに近縁な菌であっても共生親和性に有意なばらつきがあることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は自生地での調査および研究室内実験を行い、一定の成果が得られた。自生地での調査では、採取したキンランの発芽率測定と土壌微生物相の調査・解析を行った。これらの調査では発芽に貢献度の高い菌の推定が完了し、次年度に行うin vitroでの発芽試験に向けて十分なデータを揃えることができた。研究室内実験ではin vitro共生発芽系を用いたランとTulasnella属菌の共生親和性調査を行い、成果をSymbiosis誌で発表することができた。これまでの研究では、特定のランとそのランから分離された菌との共生親和性を調査する研究が主であったが、本研究では互いに近縁な菌類とランとの共生親和性を体系的に調査し、共生度を定量的に評価することで菌類の進化を含めた考察を可能にした。本研究の成果は同分野においてインパクトのあるものだったと考える。
本年度は出産・育児による研究中断をはさんだため、予定していた実験室内実験に着手することができなかったが、次年度の実験に向けたデータや課題を得ることができたこと、一定の研究成果を学術誌で発表することができたことから、研究課題の進捗はやや遅れているもののある程度の進展があったと評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
自生地試験の結果から、発芽に貢献している菌を推定することができた。今後は推定された菌と同種または近縁の菌を微生物資源保存機関から入手し、in vitroでの共生発芽試験を行う。これにより、キンランの発芽に寄与する菌を特定する。また、自生地におけるキンランの発芽率測定結果から、キンランの成熟個体により近い場所には発芽に貢献度の高い菌が存在することが示唆された。一方土壌微生物相の調査・解析では、発芽した種子で優占していた外生菌根菌の土壌菌相に占める割合に大きな違いはなかった。これらの結果は互いに矛盾するように思われる。考えられる理由として、(1) キンラン成熟個体に近い土壌や発芽種子の菌相のうち第2、第3の指標種が発芽に何らかの役割を果たしている可能性、(2) キンラン成熟個体の根から発芽促進物質が滲出している可能性が挙げられる。(1) については得られた土壌微生物相データから指標種を検出し、第1優占種と関連の強い菌を推定する。特定の菌が推定された場合、微生物資源保存機関から同種または近縁の菌を入手し、第1優占種との共接種によるin vitro共生発芽試験を行う。(2) については、キンランは絶滅危惧種II類に分類され自生地からの採取が難しいことから、園芸栽培されている株を入手し、滅菌した根を培地上に置いた場合のキンラン発芽率を調査する。さらに、以前実施したシランの共生発芽に伴う時系列トランスクリプトーム結果をパスウェイ解析に供し、活性化される代謝経路から発芽に重要な因子を推定する。推定された因子をin vitro共生発芽試験で使用する培地に混合し、キンランの発芽率を調査する。
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