論 文

カラマツ人工林内の実生定着における外生菌根菌の影響
Effect of ectomycorrhizal fungi on seedling establishment in Larix kaempferi plantation
石川陽＊1 ・上原巌＊２ ・田中恵＊２Akira ISHIKAWA＊1 , Iwao UEHARA＊2 Megumi TANAKA＊2＊１ 東京農業大学大学院 農学研究科 林学専攻
Department of Forest Science, Graduate School of Agriculture, Tokyo University of Agriculture＊２ 東京農業大学 地域環境科学部 森林総合科学科
Department of Forest Science, Faculty of Regional Environment Science, Tokyo University of Agriculture
要旨：造林樹種であるカラマツは外生菌根菌と共生関係をもつが，その人工林において外生菌根菌について研究した例は少ない。外生菌根菌の感染は実生の成長や養分吸収を向上させ，実生定着において重要な役割をもつことが報告されていることから，カラマツ人工林内の外生菌根菌群集を把握することは，実生の定着様式を明らかにする上で重要であると考えられる。本研究は，東京農業大学奥多摩演習林内のカラマツ人工林において，播種によって更新したカラマツ実生の外生菌根菌群集の調査を行った。その結果，採取実生 60 個体すべてで外生菌根の形成が確認された。また，実生の乾重量と菌根数の間に正の相関がみられ，菌根数が多い個体では実生の成長が良好な傾向にあったことから，カラマツ実生の初期の生育に外生菌根菌の感染が正の影響をもたらしていることが示唆された。DNA 解析による種推定を行ったところ，8 属 31 種の外生菌根菌が検出され，特にラシャタケ属やロウタケ属が高頻度で出現した。また，カラマツ属に特異性の高いヌメリイグチ属の菌根菌種の感染も確認された。以上の結果から，人工林においても特異性の高い菌種がカラマツ実生に感染することが認められ，カラマツ実生の生育に外生菌根菌の感染が関与していることが示唆された。
キーワード：外生菌根菌，実生，ラシャタケ属，ロウタケ属
Abstract： Japanese larch (Larix kaempferi) is one of the major plantation tree species in Japan. Japanese larch is dependent on
ectomycorrhizal (ECM) fungi which facilitate both nutrient and water uptake, and enhance stress tolerance. However, a little havebeen known about ECM fungi in planted Japanese larch forest. We investigated the ECM fungal community andgrowth of seedlings in planted larch forest. ECM fungi colonized all sampled seedlings. In addition, there was apositive relationship between number of ECM root tips and seedling dry weight. 31 molecular operationaltaxonomic units (MOTUs) of ECM fungi were identified by sequencing ITS regions using from extracted
mycorrhizal root tip DNA. The dominant genera were Tomentella and Sebacina at larch seedlings. In addition,
the species of Suillus highly specific to Larix spp. detected in seedling. These results suggested that the larch
seedling growth and ECM fungal symbiosis is related.
Key-word： ectomycorrhizas, Japanese larch, Tomentella, Sebacina, seedlingⅠ はじめに加工技術の発達により，合板や集成材へのカラマツ材のカラマツ(Larix kaempferi)は，浅根性で根付が良く成利用も進んでいることから，今後も主要造林樹種として長も早いため，ヒノキ(Chamaecyparis obtusa)やスギ利用されると考えられる。戦後植林されたカラマツは収(Cryptomeria japonica)と並び，日本の人工林における穫適期を迎え，伐採後の再造林の手法としてカラマツの主要な造林樹種の一つである。寒さへの耐性が高く，乾天然更新を利用した方法が北海道を中心に試みられてい燥地にも生育可能な生理特性から，北海道や長野県，岩る(6，7)。

手県などで積極的に造林されてきた。カラマツ材は国産

カラマツは外生菌根菌と共生関係を持つ。外生菌根菌材生産量がスギについで二番目に多く(13)，近年の木材は宿主樹木の養水分吸収を促進し，様々なストレスへの－15 －(受理日 2018 年 1 月 6 日)

耐性を向上させることが知られており(15)，カラマツに推定した。菌根タイプ数および種組成による実生乾重量

ついても外生菌根菌の感染により，成長量や養分吸収量への影響は Kruskal-Wallis 検定を行った。

が増加することがわかっている(5)。また，感染源となる外生菌根性の樹木が存在しない場所ではカラマツが定着Ⅲ 結果と考察しないことも報告されており(10)，実生の定着に外生菌１．出現した外生菌根菌 2 箇所の調査区から合わせ根菌の感染が関与していることが考えられる。しかし，て 60 個体のカラマツ実生を採取し，すべての個体で外カラマツ人工林において，外生菌根菌について調べた例生菌根の形成を確認した。得られた 165 菌根サンプルには乏しい。

ついて DNA 解析を行った結果，121 の塩基配列が得ら

本研究では，カラマツ人工林において播種後 2 年目のれ，８属 31 種が検出された(表－１)。また，Chao2 によカラマツ実生を採取し，感染している外生菌根菌群集をる推定種数は 53.3 種であった。なかでも，ロウタケ属調べた。加えて，実生の成長量と感染菌種数および種組(Sebacina)とラシャタケ属(Tomentella)が，それぞれ 14成との関係を調べ，カラマツ人工林内に存在する外生菌種，7 種観察され，総出現種の 7 割近くを占めた。また，根菌が実生の生育に寄与しているのかを明らかにするこ属レベルでの出現頻度でも，ロウタケ属は 23 個体，ラとを目的とした。

シャタケ属は 27 個体の実生から検出され，この 2 属が本調査地の優占種であった。

Ⅱ 材料と方法

ロウタケ属やラシャタケ属は宿主範囲が広く，広葉樹，１．調査地および実生の採取 東京都西多摩郡に位置針葉樹問わず菌根を形成することが確認されている(4)。

す る 東 京 農 業 大 学 奥 多 摩 演 習 林 内 (N35°49'01.7" ，カラマツ属樹種の外生菌根菌群集を調査した例でも，森E139°04'44.9")にある，43 年生のカラマツ人工林で調査

林限界の成木においてこの 2 属が優占することが報告さを行った。このカラマツ林内に 20m×20m の調査区を 2れている(12)。本研究で検出されたヌメリイグチ属箇所設置した。調査区は標高 1035~1062m に位置し，土(Suillus)の 3 種は，カラマツ林で特異的に子実体が発生

壌型は適潤性褐色森林土(BD)である。調査区内のカラマすることが知られている(14)。調査地内でもハナイグチ

ツ成木の平均 DBH は 22.4cm(13.7-33.9cm)であった。の子実体の発生が確認されており，胞子や周囲のカラマ

この調査区は 2014 年に間伐および低木層の樹木の除伐ツ成木の根外菌糸から実生に感染したと考えられる。

を行い，中央の 10m×10m の範囲にカラマツ種子を播種した。本調査では，この播種されたカラマツ 2 年生実表－１．出現した外生菌根菌種生を対象とした。調査区内に存在したすべてのカラマツ

Table 1. Detected ECM fungal species実生を根系全体が含まれるように採取し，実生は水道水で土を洗い落とした後に，実体顕微鏡を用いて菌根数をカウントした。加えて，菌根の形態分類を行い，形態タイプごとに 1～3 の菌根サンプルを採取した。採取した菌根は乾燥させ，DNA 解析まで-30℃で冷凍保存した。
菌根を採取した実生は，60℃で 48 時間以上乾燥させ，絶乾重量を測定した。
２．DNA 解析 菌根サンプルは，各形態タイプから 1サンプルの DNA 抽出を行い，ITS 領域(ITS5-LBW)についてシーケンシングを行った。得られた塩基配列は，ATGC ver. 7 (Genetyx Corp, Tokyo, Japan)を使用し，相同性が 97%以上の配列を同種(MOTU：molecularoperational taxonomic unit)として定義し，クラスタリングを行った。その後，塩基数が 400 以上のクラスターを，DNA Data Bank of Japan (DDBJ)の BLAST 検索を用いて種および属の推定を行った。
３．統計解析 漸近種数の推定は Chao2 の推定式を

MOTUs
Inocybe grammata
Inocybe sp.1
Inocybe sp.2
Laccaria sp.
Russula violeipes
Sebacina dimitica
Sebacina epigaea1
Sebacina epigaea2
Sebacina epigaea3
Sebacina sp.1
Sebacina sp.2
Sebacina sp.3
Sebacina sp.4
Sebacina sp.5
Sebacina sp.6
Sebacina sp.7
Observed richness
Estimate richness (chao2)

使用し，EstimateS ver. 8.2(2)で 1000 回の再試行を行い－16 －Sebacina sp.8
Sebacina sp.9
Sebacina sp.10
Suillus grevillei
Suillus laricinus
Suillus spectabilis
Thelephora sp.
Tomentella sp.1
Tomentella sp.2
Tomentella sp.3
Tomentella sp.4
Tomentella sp.5
Tomentella sublilacina1
Tomentella sublilacina2
Tuber sp.
3153.3±14.69

関東森林研究

図－１．属ごとにまとめた外生菌根菌の感染個体数
Fig. 1 Individual frequency of ECM fungi at thegenus level69-1(2018)

図－２．実生乾重量と菌根数の関係(n=60)
Fig. 2 Relation of seedling dry weight and numberof ECM root tips

２．外生菌根菌による実生の成長への影響 採取した実生の乾重量の平均は 67.7g(7.9-292.2g)であった。実生
乾重量と菌根数との間に強い正の相関が見られ，菌根数の多い個体ほど乾重量が大きい傾向にあった。一次遷移地のカラマツ実生や広葉樹実生においても，菌根数の増加に伴い，成長量や養分吸収量が向上することが報告されており(5，8)，本研究の結果から，人工林でも同様の傾向が見られることが示された(図－２)。
顕微鏡による形態分類の結果，1 実生あたり 1～4 の形態タイプが観察され，１タイプが 33 個体，2 タイプが 20個体，3 タイプが 6 個体，4 タイプが 1 個体であった。
本研究では菌根タイプ数による実生乾重量の差は確認されなかったが(図－３)，やや乾重量が大きくなる傾向がみられた。既往の研究例でも，カバノキ属樹木を使用した接種試験においては，感染種数の増加に伴う乾重量の差は観察されなかったが，リンの吸収量が有意に増加することが確認されている(1)。このことから，感染菌種数

図－３．実生乾重量と菌根タイプ数の関係(n=60)
Fig. 3 Relation of seedling dry weight and ECM
typesの増加は実生の養分吸収において有利に働く可能性が考えられるが，本研究では明らかにならなかった。
外生菌根菌の種組成の違いによる乾重量への影響は，3 個体以上の実生で検出されたものについて，属レベルで比較した。外生菌根菌の感染による成長効果は菌種にⅣ まとめ

よって異なることが報告されているが(9)，有意な差は認

カラマツ人工林内において，カラマツ実生の外生菌根められなかった(図―４)。野外では外生菌根菌の菌種の菌群集を調査した結果，ラシャタケ属，ロウタケ属が優差に関わらず，他の環境要因が実生の成長を制限する要占し，カラマツ属に特異性の高いヌメリイグチ属の菌根因となっていることが考えられる。

菌も検出された。採取したすべての実生で外生菌根の形成が観察され，菌根数と乾重量の間に有意な正の相関が－17 －認められた。しかしながら，共生している外生菌根菌のinsight from eight host species in mixed conifer-

種組成，種数による実生の成長量の変化は認められなか

broadleaf forest. New Phytogist 174: 430-440

った。これらの結果から，人工林においても特異性の高(5) KAYAMA, M., QU, L., KOIKE, T. (2015) Elements

い菌根菌種が実生に感染することが確認され，外生菌根and ectomycorrhizal symbiosis affecting the growth of

菌の感染が実生の生育に関与していることが示唆された。

Japanese larch seedlings regenerated on slopes of anactive volcano in northern Japan. Tree 29: 1567-1579(6) 中川昌彦 (2014) 過去に報告された道内のカラマツ天然更新地の現状. 北海道林業試験場研究報告. 51:
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図－４．実生乾重量と属レベルの感染菌種組成の関係(バーは標準誤差)
To：ラシャタケ属，Se：ロウタケ属，Ru：ベニタケ属
Fig. 4 Seedling dry weight by ECM fungal species
composition, error bars are SE, abbreviations： To,Tomentella; Se, Sebacina; Ru, Russula

succession. New Phytologist 169: 169-178(10) NARA, K. (2006b) Pioneer dwarf willow may
facilitate tree succession by providing late colonizers
with compatible ectomycorrhizal fungi in primarysuccessional volcanic desert. New Phytologist 171:187-198(11) OBERWINKLER, F., RIESS, K., BAUER, R.,

謝辞：本研究は JSPS 科研費 15K07486 の助成を受け

GARNICA, S. (2014) Morphology and molecules：て行った。

the Sebacinales, a case study. Mycol. Progress 13:
445-470

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community structure of ectomycorrhizal fungi

acquisition of grey birch (Betula populifolia) seedlings

associated with Larix chinensis across the alpine tree

in host-symbiont culture conditions. New Phytologist

line ecotone of Taibai Mountain. Mycorrhiza 27:

152: 139-149

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based and sample-based rarefaction, extrapolation

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Symbiosis, 3rd edn. Academic Press, London, UKof a resupinate ectomycorrhizal fungus, Tomentella

sublilacina, via soil food webs. Mycologia 94(4): 762769(4) ISHIDA, T. A., NARA, K., HOGETSU, T. (2007)
Host effects on ectomycorrhizal fungal communities:－18 －