関東森林研究論 文69-1(2018)

ヒノキ人工林伐採後の広葉樹植栽地における埋土胞子由来外生菌根菌の探索
Characterization of ectomycorrhizal soil propagule banks in planted broadleaf saplings after patchy
clearcutting Chamaecyparis plantation
田中 恵＊1
Megumi TANAKA＊１東京農業大学地域環境科学部
Tokyo University of Agriculture, 1-1-1 Sakuragaoka, Setagaya, Tokyo 156-8502
要旨：我が国の主要造林樹種であるスギやヒノキはアーバスキュラー菌根性樹木である。一方，造林樹種として用いられる広葉樹の中でもブナ科やカバノキ科などは普遍的に外生菌根菌と共生関係を結んでいるため，共生する菌類が異なる。ヒノキ人工林を群状伐採後に植栽した広葉樹について，近傍成木からの感染がない状態でどのような菌根菌種が存在するかを調べたところ，遷移初期の菌種が多いこと，また動物散布による地下生菌の感染が散発的にみられることがわかった。 このような場所では菌根形成には胞子を主な感染源としている可能性が考えられる。そこで本研究では，新たに菌根菌の感染源となりうる埋土胞子は存在するか，実生を用いた釣り上げ試験を行うことで，菌根形成率及び菌根菌種について調べた。その結果，埋土胞子による菌根形成はある程度可能であること，埋土胞子由来菌根菌群集は，遷移初期種が多く調査地に一様に分布している傾向があることがわかった。さらに，感染菌根菌種と実生の成長量に関連はみられないが，菌根形成のない実生は殆ど全てが枯死したことから，本調査地のような場所では菌根形成の可否が実生の生残に影響を及ぼす可能性がある。
キーワード：クマシデ，コナラ属，実生，外生菌根菌，埋土胞子Abstract: Japanese cedar and cypress are arbuscular mycorrhizal tree species and major plantation trees in Japan. Meanwhile,
among the broadleaf trees used as tree planting species such as family of Fagaceae and Betulaceae have symbiotic relationship withectomycorrhizal (ECM) fungi, so there are different symbiotic fungal types. I investigated the type of ECM fungi in the broad-leaved
trees planted after patchy clearcutting at the cypress plantation forest in the absence of ECM fungal infection from mycelium ofneighboring plants, indicating that there are many primary successional fungal species and truffle species by animal dispersal were
found to be sporadic. In such site, it is possible that the ECM formation may be caused by spores or propagules as the main resourceof infection. In this study, soil propagule banks, which can be resources of ECM fungi, are present, and ECM formation rate andECM fungal species are examined by bioassay test using seedlings of Japanese hornbeam. As a result, it was found that ECM
formation by spores was possible to some extent, that soil propagule banks ECM communities tended to be uniformly distributed in
the surveyed area due to many early successional species, Although it is not related to the growth of seedling and ECM fungal
species, almost all of the seedlings without ECM formation died, so in such site, the ECM formation is determined by the survivalof the seedlings.
Key-word: Carpinus japonica, Quercus, seedling, ectomycorrhizal fungi, soil propagule banks

Ⅰ はじめに性を高めている。野外環境においては樹体に含まれる窒

我が国の主要造林樹種であるスギやヒノキはアーバス素やリンのほぼ 100%が菌根菌によって吸収されたものキュラー菌根性樹木である。一方，造林樹種として用いである(10)。このように，外生菌根性の樹種にとって外生られる広葉樹の中でもブナ科やカバノキ科などは普遍的菌根菌の存在は非常に重要であり，菌根共生ができないに外生菌根菌と共生関係を結んでいるため，共生する菌個体は生き残ることが難しい。

類が異なる。菌根とは，樹木を宿主とする共生系の一形

針葉樹人工林の針広混交林化や広葉樹林化は，森林の態であり，樹木は菌根菌と共生することにより環境適応多様で健全な発達のための手段であり，森林の公益的機－

11 －(受理日 2018 年 1 月 14 日)

能を発揮させるものとしても近年期待されている(9)。そ植栽位置合計 15 ヶ所，稚樹合計 41 本の地際から約 10cmの手法は針葉樹一斉人工林を帯状・群状に伐採し，跡地×10cm×10cm の土壌計 41 サンプルを採取し供試土壌とに広葉樹を天然更新させるものが一般的である。しかしした。供試土壌は室内で 10 ヶ月間風乾し，菌糸による感ながら，スギやヒノキといった樹種で構成されている人染可能性を排除した上で釣り上げ試験に用いた。

工林伐採跡地に広葉樹を更新あるいは植栽する際に，菌釣り上げ試験に用いる実生はクマシデ，コナラ(Q.
serrata)，ミズナラを用いた。それぞれクマシデ 137 粒，根菌種の違いを考慮した例はあまりみられない。
スギやヒノキが長期間生育している林地に，感染可能

コナラ 61 粒，ミズナラ 45 粒の種子を湿らせたキムタオ

な外生菌根菌が十分に存在しているか調べた研究例は未

ル上に播き出し，数日後わずかに発根を確認したものをだ多くない。ヒノキ林分に自生するブナ科実生を調べた試験に用いた。クマシデ種子のみ播き出し前に 4 ヶ月間

例では，外生菌根菌は潜在するが，種多様性が低下して低温湿層処理を行った。

いる可能性がある(5)とされている。また，林内の外生菌釣り上げ試験の容器として，クマシデには 15 mL，コ根性実生の感染源について調べた例では，感染源は根外ナラ，ミズナラは 50 mL のプラスティック製遠沈管を用

菌糸由来が多いため，近傍成木から離れたところでの発いた。遠沈管の底面に水抜き用の穴を開け綿栓を詰め，芽は菌根形成に不利であるとされている(2)。

粗大有機物や細根を取り除いた供試土壌をいれ，播種後，実際にヒノキ人工林を群状伐採後に植栽した広葉樹につ土壌表面にサンプル間のコンタミを防ぐために滅菌土壌いて，近傍成木からの感染がない状態でどのような菌根菌(芝の目土)を薄くかぶせ，室内の培養棚(14 時間補光)で種が存在するかを調べたところ，菌根菌群集は遷移初期種

13 ヶ月間育成した。クマシデのみ播種後 10 日までに枯が多いこと，また動物散布による地下生菌の感染が散発的死した個体は補植を１回行い，育成中は週に１回程度純にみられることがわかった(11)。 このような場所では地下部水で潅水した。また，育成期間中に枯死した個体はそのの菌糸ネットワークが未発達であり，菌根形成には胞子を主都度菌根形成の有無を確認した。

な感染源としている可能性が考えられる。そこで本研究では，育成終了後の実生は根系全てを実体顕微鏡で観察し，この同じ調査地の土壌には新たに感染源となりうる埋土胞

菌根の形態分類を行った。分類ごとに 3 根端を採取し，子由来の外生菌根菌は存在するか，実生を用いた釣り上げ

CTAB 法で DNA を抽出し，ITS 領域(ITS1+5.8S+ITS2)の試験を行うことで，菌根形成率，菌根菌種，さらに感染したシークエンスにより菌根菌種を決定した。また，実生は菌根菌による実生の成長への影響について調べた。

それぞれ地上部乾重，地下部乾重，葉 SPAD 値，葉数，地上部高を測定した。供試実生本数はクマシデが 41 本，コナラが 15 本，ミズナラが 5 本である(表－1)。
コナラ，Ⅱ 材料と方法
埋土胞子釣り上げ試験に用いる土壌は静岡県富士宮市

ミズナラに関しては種子の発芽率が低く，発芽種子数がの 東 京 農 業 大 学 富 士 農 場 試 験 林 (N35°39’27’’ ， E

供試土壌数の 41 に達しなかったため，クマシデと同じ138°57’15’’)で採取した。試験区は 45 年生ヒノキ人工林

土壌を用いて宿主樹種による感染菌種の違いを部分的にを 30m×30m に群状伐採した後，広葉樹を１m 間隔でモ検出するのみに留めた。

ザイク状に植栽し，土壌の採取時点で植栽後 7 年が経過している。植栽木は定期的に除伐が行われ，試験区外周Ⅲ 結果と考察は鹿柵で囲われている。また，周囲は約 50 年生のヒノキ

１．埋土胞子による菌根形成と菌根菌種 クマシデ，コ人工林に広く囲まれており，植栽当時，近傍に外生菌根

ナラ，ミズナラの各樹種の実生菌根形成率を表－１に示性成木はなく根外菌糸による感染はないとみられる。植す。菌根形成率は 3 樹種の平均では 59%となった。樹種

栽樹種はクマシデ(Carpinus japonica)，ミズナラ(Quercus

別ではクマシデが 63.4%と最も高い形成率を示した一方，crispula)，フサザクラ(Euptelea polyandra)，イタヤカエデ

コナラ，ミズナラはそれぞれ 53.3%，40%とやや低くなる(Acer pictum)，チドリノキ(A. carpinifolium)，コハウチワカ傾向を示した。また，育成期間を通して枯死した実生はエデ(A. sieboldianum)，ウツギ(Deutzia crenata)，ガマズミ

クマシデ 15 本，コナラ７本，ミズナラ２本であり，これ(Viburnum dilatatum)の８種で，うちクマシデ，ミズナラがらのうち菌根を形成していた実生はミズナラ１本のみで外生菌根性樹種で残りはアーバスキュラー菌根性樹種であった。マツ科種子を用いた埋土胞子釣り上げ試験では，ある。クマシデは試験区内にモザイク状に４ヶ所植栽さ条件によって菌根形成率は 10-94.8%と幅がある(6，7)。

れた全稚樹の 27 本，ミズナラはモザイク状に 11 ヶ所植

しかし，これらの研究例では菌根形成のない個体でも枯栽された稚樹から全ての植栽位置を含む 14 本を選び，死は少ないことから，特に種子サイズの小さいクマシデ

－

12 －

関東森林研究69-1(2018)においては，菌根形成と実生の生存が密接に関連してい来の菌根菌群集は比較的似通っており，植栽木に感染しる可能性が考えられる。コナラ，ミズナラについては供ている繁殖サイクルの短い菌種の胞子が試験区全体に散試個体数が少ないため，以降の項目ではコナラ及びミズ布されている可能性が考えられた。

ナラはまとめてコナラ属実生として扱うものとする。

２．菌根形成と実生成長との関係 菌根菌別のクマシデ

全ての樹種から検出された埋土胞子由来の推定菌根菌

実生乾燥重量について，キツネタケ属とそれ以外の菌種種を図－１に示す。最も検出された菌根菌種はキツネタに分けたものを図－２に示す。未同定及び複数種感染実ケ(Laccaria laccata)で，8 個体で菌根を形成していた。次生は省いた。感染菌種による実生の成長の影響は地上部，いでラシャタケ属(Tomentella sp.)，カレバキツネタケ(L.

地下部ともに見られなかった。また，葉の平均 SPAD 値vinaceoavellanea)，ニセショウロ属(Scleroderma sp.)などがに関しても菌種間で有意な違いは見られず(キツネタ検出された。また，感染個体数は少ないが，クロトマヤ

ケ属 26.4±4.8，キツネタケ属以外 24.7±3.1(平均値±標タケ(Inocybe lacera)が検出された。菌根菌の遷移初期種と準偏差))，葉数，地上部高についても同様であった。

してキツネタケ属(Laccaria)やアセタケ属(Inocybe)は知ら実生を用いた埋土胞子釣り上げ試験はマツ科など，限られており(３，８)，小さな子実体を形成し，早い繁殖サイれた樹種で行われることが多い。本研究は広葉樹実生にクルで胞子を飛ばすことから，本試験地は菌根菌種の観形成する菌根について調査したが，菌根菌種の違いによ点からみると攪乱直後の条件と似通っている可能性がある実生の成長促進効果の違いは明らかにならなかった。

る。一方で，埋土胞子として既往の研究でよく検出され釣り上げ試験に用いる容器の大きさによる感染域の制限

る Cenococcum(1，6，7)については，本研究ではわずかにの他，菌種以外の環境要因の違いが影響している可能性検出されたのみだった。Cenococcum は菌核の形態で土壌が考えられる。

中に存在することが知られているが本試験地においては分布が極めて限られていると考えられる。

Ⅳ まとめ表－２に樹種別の埋土胞子由来菌根菌種を示す。クマ

ヒノキ人工林伐採後の広葉樹植栽地においては，埋土シデとコナラ属実生では，属レベルにおいても共通する胞子による菌根形成はある程度可能であり，菌根を形成ものが Cenococcum と Tomentella の２属のみで，供試実しない実生の生存は難しいことがわかった。また，埋土生数に違いがあるものの宿主樹種によって異なる菌根菌胞子由来菌根菌群集は，遷移初期種が多く調査地に一様が釣り上がることがわかった。また，１本の実生に複数に分布している傾向があることがわかった，さらに，感の菌根菌が検出されたものはクマシデで 4 本，コナラ属

染菌根菌種と実生の成長量に関連はみられないが，菌根では１本であり，殆どの実生では１本に１種の菌根菌が形成のない実生は殆ど全てが枯死したことから，本調査感染していた。混交林における研究例では，セイヨウシ地のような場所では菌根形成の可否が実生の生残に影響

デ(C. betulus)の成木は同所に存在する他樹種と同じ菌根を及ぼす可能性が考えられる。

菌種を共有することが多い(4)とされているが，実生の初謝辞：本研究は JSPS 科研費 15K07486 の助成を受け行っ期段階においては共生する菌種が異なる可能性がある。
埋土胞子由来の菌根菌種を植栽木の位置ごとに見ると，た。

植栽位置 15 ヶ所のうち，9 ヶ所でキツネタケ属が見られ，植栽位置とは関係なく，試験区内に一様に分布していた。

表－１. 感染宿主樹種別菌根形成率
Table 1 Ectomycorrhizal colonization of bioassay experimentusing three host species

同じ試験区における植栽木と共生する菌根菌群集を調べた例では，キツネタケ属が見られたのは 15 ヶ所のうち植栽位置が試験区入口付近の互いに隣接する 4 ヶ所であり，樹種の植栽位置ごとに菌種が分かれる傾向を示していた(11)。また，上記の研究例では植栽木と共生する菌根菌群集を構成する菌類がクマシデ，ミズナラあわせて 16 属検出された(11)のに対し，同じ試験区で調査した本研究で見られた埋土胞子由来菌根菌は 11 属でやや減少した。一方で，優占してみられたのはいずれの研究でもキツネタケ属，ラシャタケ属であった。このことから，植栽木と共生する菌根菌群集と，実生に菌根を形成した埋土胞子由－13 －図－２. 菌根菌別のクマシデ実生乾燥重量平均値±標準誤差 □地上部乾重 ■地下部乾重図－１. 埋土胞子由来の推定菌根菌種
Fig. 1 Ectomycorrhizal fungal species detected from soil
propagule banks

Fig. 2 Seedling dry weight of C. japonica(3) ISHIDA, T.A., NARA, K. TANAKA, M., KINOSHITA,A., HOGETSU, T. (2008) Germination and infectivity of

表－２. 感染宿主樹種別推定菌根菌(属レベル)
Table 2 Ectomycorrhizal fungal genera detected by bioassay
experiment using different host species

ectomycorrhizal fungal spores in relation to their ecologicaltraits during primary succession. New Phytol. 180: 491-500(4) LANG, C., SEVEN, J., POLLE, A. (2011) Host preferencesand differential contributions of deciduous tree species shape
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YAMANAKA,T.,

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(2013)

Distributionof

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Mycoscience 54(4): 260-264(6) MURATA, M., NAGATA, Y., NARA, K. (2017) Soil sporebanks of ectomycorrhizal fungi in endangered Japanese
Douglas-fir forests. Ecol. Res. 32: 469-479(7) 村田政穂・奈良一秀 (2017) 絶滅危惧種トガサワラの優占林分における土壌深度別の外生菌根菌群集. 日林誌
99: 195-201(8) NARA, K. (2015) The role of ectomycorrhizal networks in

複数菌種に感染した実生については属名を併記した

seedling establishment and primary succession. Mycorrhizal
引用文献

Networks (HORTON, T.R., ed.) pp.177-201. Springer,(1) HUANG, J., NARA, K., ZONG, K., LIAN, C.L. (2015) Soil

Dordrecht, the Netherlands

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development stages after mining. Microb. Ecol. 69(4): 768-777の階梯―境界効果と間伐効果の組み合わせから効果的(2) ISHIDA, T.A., NARA, K., HOGETSU, T. (2007) Hostな施業方法を考える―. 日本生態学会誌63: 251-260

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3rd edn. Academic Press, London, UKPhytol. 174: 430-440(11) 田中恵 (2017) 人工林群状伐採地に植栽された広葉樹の地下部微生物群集. 関東森林研究 68(1): 5-8－14 －