関東森林研究 73 (2022)

論 文

アカマツ実生を用いた外生菌根形成実験系における施肥回数と潅水頻度との関係
田中恵 1 ・小澤光１ ・荒谷昌輝 1 ・明間民央 2
１ 東京農業大学地域環境科学部
２ 森林総合研究所きのこ・森林微生物研究領域
要旨：樹木と共生する菌根菌の共生効果を測定するためには，他の環境要因，特に生物的要因によるコンタミネーションをできるだけ排除した上で，確実に菌根合成が行われる安定した実験系の構築が必要である。このような実験系
では有機物を含まない滅菌土壌を用い，滅菌水などを適宜潅水し育成するのが一般的である。しかしながら，菌根菌が樹木に及ぼす成長促進効果は主に土壌中の養水分吸収の向上によりもたらされることから，土壌中の含水状態や施肥の効果は菌根自体の発達にも影響を及ぼすものと考えられる。本研究では，宿主樹木としてアカマツ，菌根菌としてコツブタケ菌株を用い，施肥の回数と潅水頻度を組み合わせた実験を行い，実生の菌根共生及び成長に及ぼす影響について観察した。その結果，潅水頻度を下げた処理区では菌根形成率が増加し，それに伴い TR 比も増加した。
キーワード：菌根合成，コツブタケ，アカマツ，土壌養水分，水ポテンシャル

Effect of the frequency of fertilization and irrigation in the experimental system of ectomycorrhiza
formation using pine seedlings
Megumi TANAKA1, Hikaru OZAWA1, Shoki ARATANI1, Tamio AKEMA2
1 Faculty of Regional Environment Science, Tokyo University of Agriculture
2 Forestry and Forest Products Research Institute
Abstract: Measuring the symbiotic effects of mycorrhizal fungi on the host trees, it is necessary to construct a stable experimentalsystem in which mycorrhizal synthesis can take place reliably, while eliminating contamination by other environmental factors,
especially biological factors, as much feasible. In such an experimental system, it is common to use sterilized soil that does notcontain organic matter and to irrigate the soil with sterilized water. However, since the growth-promoting effect of mycorrhizal fungi
on host trees is mainly due to the improvement of nutrient absorption in the soil, the effect of soil moisture content and fertilizationis considered to have an influence. In this study, the effects of mycorrhizal formation and growth of seedlings were observed by
combining the frequency of irrigation and fertilization using Japanese red pine as the host tree and Pisolithus strain as inoculation.
As a result, mycorrhizal formation rate increased in the treatment with low irrigation frequency, and the TR ratio increasedaccordingly.
Key-word: Mycorrhizal formation, Pisolithus, Pinus densiflora, Soil condition, Soil water potential

Ⅰ はじめにできない個体は生き残ることができない。

菌根とは，樹木を宿主とする共生系の一形態であり，樹木と共生する菌根菌の共生効果を測定するためには，樹木は菌根菌と共生することにより環境適応性を高めて他の環境要因，特に生物的要因によるコンタミネーショ

いる。マツ科やブナ科，カバノキ科などの樹種は普遍的ンをできるだけ排除した上で，確実に菌根合成が行われに外生菌根菌と共生関係を結んでいる。外生菌根菌へはる安定した実験系の構築が必要である。このような実験

樹木の光合成産物の約２割が供給され（５），外生菌根菌系では有機物を含まない培養土を滅菌した土壌を用い，からは土壌養分が受け渡される。また，野外環境におい滅菌水などを適宜潅水し育成するのが一般的である（３）。ては樹体に含まれる窒素やリンのほぼ 100%が菌根菌にしかしながら，菌根菌が樹木に及ぼす成長促進効果は主よって吸収されたものである（４）。外生菌根性の樹種にに土壌中の養水分吸収の向上によりもたらされる（４）とって共生相手の存在は非常に重要であり，菌根共生がことから，土壌中の含水状態や施肥の効果は影響を及ぼ－

69－（受理日 2022 年 2 月 11 日）

すものと考えられる。そこで本研究では，宿主樹木とし

潅水頻度処理実験においてはさらに，土壌の含水状態てアカマツ（Pinus densiflora），菌根菌としてコツブタケを経時的に測定するため，同重量の滅菌土壌のみを充填（Pisolithus sp.）菌株を用い，施肥の回数と潅水頻度を組したシャーレを複数枚用意し，育成開始直後から育成終み合わせた実験を行い，実生の菌根共生及び成長に及ぼ了までの８日，12 日，16 日の潅水頻度ごとの土壌含水比す影響について観察した。

を測定した。また，加圧板法を用いこの滅菌土壌の水ポテンシャルを測定した。

Ⅱ 材料と方法
Ⅲ 結果と考察１．供試材料 アカマツ実生は種子（長野県産）を中性洗剤および 1％次亜塩素酸ナトリウムで 10 分間表面殺１．施肥回数処理実験 菌根菌を接種した実生はすべ菌し，水道水ですすいだものを滅菌土壌に播種し，２かて菌根を形成していたため，菌根菌接種を以降菌根あり，月室内で育成したものを用いた。滅菌土壌は芝の目土，対照区を菌根なしとする。施肥回数処理ごとの菌根形成

黒土，川砂を２：１：１（体積比）で混合後，オートク率と TR 比を表-１に示す。
施肥回数ごとにみると１，２，レーブ滅菌し，以降すべての実験においてこれを滅菌土３回処理区でいずれも 30%前後とやや高い菌根形成率で壌として用いた。
外生菌根菌はコツブタケ培養菌株を 1/2あったものの，全体的にみるとあまり高い形成率ではな

MMN 培地で１か月間前培養（暗所，20℃）したものをかった。TR 比は菌根形成なしでは施肥回数が 2 回を超接種減として用いた。

えると高くなる傾向が見られた。一方菌根ありでは，施２．実験方法 培養容器には１号角シャーレ（230×80

肥回数の違いによる傾向は見られないことから，この TR×14.5 mm）の短辺側上部を切り取ったものを用いた。１比の変化は菌根菌接種よりも施肥の回数による効果であシャーレにつき 270±５g に計測した滅菌土壌を入れ，平ることが伺えた。

らにならし，無菌播種したアカマツ実生を胚軸より上部

地上部，地下部ごとの乾燥重量を図-１に示す。地上部が短辺側の穴から出るように置いた。前培養したコツブは３回施肥で菌根ありの乾重が有意に大きくなった。まタケは 1 シャーレにつき約 32 cm2 を培地ごと幼根に貼りた０，２回施肥でも菌根ありの乾重が大きくなる傾向が付けて接種した。
菌根菌を接種しない処理には同量の 1/2見られたが，施肥回数による明確な差は見られなかった。

MMN 培地のみを幼根に貼り付け，対照区とした。接種

一方地下部については，０，３回施肥で菌根ありの乾重後のシャーレは蓋と本体を針金で２か所固定し，土壌部が大きくなる傾向は見られたが，地上部同様に施肥の回分を覆うようにアルミホイルで遮光し，室内の培養棚数による影響は見られなかった。
地上部長，地下部長を図-２に示す。地上部長はいずれ（25±５℃，蛍光灯補光）で６か月間育成し，その間に下の施肥回数も菌根ありの方が菌根なしよりに長くなり，記の処理をそれぞれ行った。
施肥回数処理実験では，1/10 Hoagland 水耕液を０，１，２，３回施肥では有意に長くなった。これに対して地下２，３，４回の５段階に分け施肥を行った。施肥処理は部長はいずれも菌根ありの方が菌根なしよりも短くなり，月に１回とし，１回処理は５月，２回処理は５，６月，２回施肥では有意に短くなった。また，施肥の回数に伴３回処理区は５-７月，４回処理区は５-８月，いずれも当い，菌根なしの地下部が長くなる傾向がみられた。

月の 20 日前後に１シャーレにつき 30 ml 与えた。施肥以これらのことから，施肥回数処理実験では，菌根菌を外に 10 日に１回潅水（純水 30 ml /シャーレ）を行った。

接種した実生では菌根形成による地上部長への効果は一

供試実生数は各処理区 15 本とした。

部で見られたが，施肥回数との明確な関係は明らかにな潅水頻度処理実験では，８日，12 日，16 日ごとに１回，らなかった。一方，菌根菌を接種しない実生では施肥に１シャーレにつき純水を 50 ml 与え，それ以外の処理はよる TR 比および地下部長の変化が見られたことから，行わなかった。供試実生数は各処理区 10 本，８日に１回

本研究における施肥回数処理は菌根なし実生の成長におの潅水区のみ 20 本とした

いては影響を及ぼしていることが示唆され，この理由として，施肥の効果が菌根菌接種の効果を上回っている可３．測定項目 育成した実生は掘り取り，根系を洗浄能性が考えられた（２）。

後，実体顕微鏡下で観察しながら菌根，非菌根をそれぞれカウントし，菌根形成率（菌根数 / 総根端数×100）を２．潅水頻度処理実験 菌根菌を接種した実生は施肥算出した。また，地上部および地下部の乾燥重量，施肥回数処理と同様にすべて菌根を形成していた。潅水頻度回数処理実験では加えて地上部長および地下部長を計測

処理ごとの菌根形成率と TR 比を表-２に示す。菌根形成した。

率は潅水頻度が下がるにつれて高くなり，８日に１回で－70－

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は 58.7%であったのに対し，16 日に１回では 80.1%と最土壌の養水分条件を測定する実験を行う必要があること

大の形成率を示した。TR 比は潅水頻度が下がるにつれが考えられる。

菌根ありの TR 比が高くなり，16 日に１回では 4.36 になった。こうした傾向は菌根なしの処理区では見られないことから TR 比の増加は菌根菌接種および菌根形成の効表-１. 施肥回数別菌根形成率および TR 比果であることが考えられる。また，潅水頻度を下げるこ

Table 1 Mycorrhizal formation rate and TR ratio by frequencyof fertilizationとにより菌根形成率が上がることから土壌が乾燥することが菌根形成にプラスの影響を与えることが示唆された。
地上部，地下部ごとの乾燥重量を図-３に示す。地上部

frequency of fertilization
mycorrhizal formation (%)
T/R

乾重は菌根ありの方が大きい傾向が見られたが，潅水頻mycorrhizas
non-mycorrhizas
mycorrhizas
non-mycorrhizas022.0603.08
2.61

132.9602.06
2.20

231.5902.97
1.65

329.99
01.95
2.04

4
23.58
03.08
3.03

度による違いは見られなかった。地下部については，菌根形成率の高い 12 日，16 日に１回の潅水処理区で乾重が小さくなった。これは菌根を形成することにより，光合成産物の投資先が細根から菌根と菌糸へと切り替わったことを示すと考えられる。
潅水頻度別の土壌含水比測定結果を図-４に示す。
８日に１回の潅水頻度では土壌含水比は育成期間中，常に 45%を超えていることがわかった。12 日に１回の潅水図-１. 施肥回数別実生乾重（平均 g±標準偏差）

頻度では育成開始直後は 45%以上だったものが，育成終

左：地上部 右：地下部 * p<0.05 (Mann-Whitney U-test)

了間際には 40%以下にまで低下していた。さらに 16 日

Fig. 1 Dry weight of seedlings by frequency of fertilizationに 1 回の潅水頻度では育成開始直後から 40%を割り込み，(mean±SD)

育成期間中は 30%程度で推移していたことがわかった。

Left : Aboveground Right : Belowground

育成終了時の土壌含水比はそれぞれ８日に１回が 46%，12 日に１回が 34%，16 日に１回が 31%であった。
加圧板法による土壌水分特性曲線とそれを用いて推定した灌水頻度別の土壌水ポテンシャルの推移を図-５と図-６に示す。本研究で用いた滅菌土壌の水ポテンシャル
は８日に１回の潅水頻度ではほぼ０kPa であったのに対して，12 日に１回では実験期間中に低下する傾向が見ら
れ，16 日に１回では期間を通じて明らかに低かった。このことから、灌水頻度を下げると土壌水ポテンシャルが図-２. 施肥回数別実生長（平均 mm±標準偏差）低下し、特に 16 日に１回の灌水ではしばしば図-６に水

左：地上部 右：地下部

平線で示した毛管連絡切断含水量（１）に近い状態にな* p<0.05 ** p<0.01 (Mann-Whitney U-test)
Fig. 2 Length of seedlings by frequency of fertilization

ることが明らかになった。
以上のことから，潅水頻度処理実験では，潅水頻度を(mean±SD)下げることにより，菌根形成率が増加し，そのことによ

Left : Aboveground Right : Belowground

る TR 比の増加が認められた。この実験系では 16 日に１回程度の潅水頻度により土壌含水比が育成期間中 30%台

表-２. 潅水頻度別菌根形成率および TR 比で推移したことが菌根形成に大きな影響を与えたと考え

Table 2 Mycorrhizal formation rate and TR ratio by frequencyof irrigation

られる。また，菌根菌を接種したことによる地上部の成frequency of irrigation
mycorrhizal formation (%)

長促進効果は一部観察されたものの，潅水頻度との明確な関係は明らかにならなかった。育成期間が６ヶ月間とT/R比較的短期間であったため，菌根形成のする / しないは観察可能ではある（６）ものの，菌根共生効果の測定には短いことが考えられたため，今後は中長期にわたって－71－

mycorrhizas
non-mycorrhizas
mycorrhizas
non-mycorrhizas

8 days
58.71
01.76
1.79

12 days
74.53
03.292.01

16 days
80.14
04.36
1.86

図-３. 潅水頻度別実生乾重（平均 g±標準偏差）
左：地上部 右：地下部** p<0.01 (Mann-Whitney U-test)

図-６. 土壌水ポテンシャルの推移

Fig. 3 Dry weight of seedlings by frequency of irrigation

Fig. 6 Soil water potential in each watering schedule during(mean±SD)the experiment.

Left : Aboveground Right : Belowground
引用文献(１) 犬伏和之・白鳥豊 (2020) 改訂土壌学概論. 朝倉書店, 48-50( ２ ) Khasa PD, Sigler L, Chakravarty P, Dancik BP,ERICKSON L, Mc Curdy D (2001) Effect of fertilization on
growth and ectomycorrhizal development of container-grown
and bare-root nursery conifer seedlings. New Forests 22: 179–197.
(３) 岡部宏秋 (1997) 森づくりと菌根菌. 林業科学技術振興所, 110pp

図-４. 潅水頻度別の土壌含水比（％）(４) Smith SE, Read DJ (2008) Mycorrhizal Symbiosis, 3rd edn.

Fig. 4 Soil water content by frequency of irrigation (%)

Academic Press, 787pp( ５ ) Wu B, Nara K, Hogetsu T (2001) Can 14C-labeled
photosynthetic products move between Pinus densiflora
seedlings linked by ectomycorrhizal mycelia? New Phytologist
149: 137-146(６) Yamada A, Maeda K, Ohmasa M (1999) Ectomycorrhizal
formationofseedlingsof455-463

図-５. 滅菌土壌の水分特性曲線
Fig. 5 Water retention curve of sterilized soil

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Tricholoma

matsutakeisolatesonPinus densiflora in vitro. Mycoscience 40: