関東森林研究 67-1(2016)

論 文

アカマツ実生苗のセシウム吸収に及ぼす菌根菌の影響
Influence of ectomycorrhizal formation on the accumulation of Cs into seedlings of Pinus densiflora
小河澄香＊１・山中高史＊２・赤間慶子＊２・田原恒＊２・長倉淳子＊２・山路恵子＊１
Sumika OGO＊１，Takashi YAMANAKA＊２, Keiko AKAMA＊２, Ko TAHARA＊２,Junko NAGAKURA＊２ and Keiko YAMAJI＊１＊１ 筑波大学大学院生命環境科学研究科
Coll. Agrobiological Resource Sci., Tsukuba Univ., Tsukuba 305-8572＊２ 森林総合研究所
Forestry and Forest Products Research Institute, Tsukuba 308-8687
要旨：福島第一原発事故により放射性物質は各地に拡散した。菌類の子実体に放射性セシウムが高濃度に蓄積することが報告されており，特に菌根菌は菌根を介して樹木と共生関係を結ぶことから，森林生態系における放射性セシウムの動態に関わる菌根菌の役割は大きい。そこで，今回，根に感染する菌根菌が樹木のセシウム吸収に及ぼす影響を明らかにするため，ツチグリ菌を接種したアカマツ苗に安定セシウム（10 ppm）を添加して，ICP-MS によりセシウム量を測定した。また，地下部は菌根形成の状況を観察した。植物体地上部のセシウム吸収量は，セシウムを添加しない場合に菌の接種による有意な違いが認められており，土壌鉱物からのセシウム溶出に菌根菌が関与している可能性が示唆された。
キーワード：ツチグリ菌，安定セシウム，アカマツ，接種試験
Abstract: Radionuclides released after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident were deposited over a wide area of East
Japan. Relatively high concentrations of radiocesium were reported in wild mushrooms. Moreover, fungi are considered to play animportant role in the dynamics of radiocesium in forest ecosystems. In order to investigate the role of fungi in the accumulation of Csfrom soil to plants, we examined the uptake of stable Cs by Pinus densiflora after inoculation with Astraeus hygrometricus. Therewas statistically significant difference in Cs content between inoculated plants and non-inoculated plants when stable Cs was not
added to the medium. These results suggest that the mycorrhizal fungi might be able to solubilize Cs fixed in soil.
Keywords: Astraeus, stable cesium, Pinus densiflora, laboratory experiment.
Ⅰ はじめに養試験で特に高いセシウム吸収能が見られたツチグリ

2011 年３月に起きた福島第一原発事故によって，放菌を接種したアカマツの菌根菌感染苗のセシウム含量射性物質が拡散した。事故直後には葉や枝など樹幹部にを調べた。まず，土に加える培地の違いによる菌根形成多く分布していた放射性セシウムは，2014 年３月には率や植物体の成長量に及ぼす影響を調べ，菌根形成に適その多くが土壌表層部に移動していた（１０）。菌類はした培地条件を検討した。次に，安定セシウムを加えて，子実体に放射性セシウムを高濃度に蓄積することから菌根菌の感染により植物体が吸収するセシウム量が変（２），生態系における放射性セシウムの動態に関わる化するかを調べた。

菌類の役割は大きい。菌類の中でも，特に菌根菌は，土壌から養分を効率的に集めて樹木に供給していること

Ⅱ 材料と方法

から（１１），土壌から樹木への放射性物質の吸収に菌1．滅菌土壌の調整 日向土を 400 mL ずつポリカー根菌が大きく関わっていることが予想される。菌類によボネイト製の連結ボトル（１４）に入れ，さらに以下のるセシウムの吸収様式を明らかにするため，安定セシウ

培 地 を そ れ ぞ れ 80 mL ず つ 加 え た ： 改 変

ムを用いた室内実験系での培養試験を行った結果，菌根Melin-Norkrans 培地（（６）；以下，MMN），川合・小菌は腐生菌と比較して，より多くのセシウムを菌体内に川培地（（５）；以下，KO），太田培地（（８）；以下，蓄積することがわかった（７）。そこで，本研究では培OT），Hoagland 氏液（（３）以下；Hoag），ハイポネ－ 149 －(2016 年 3 月 22 日受理)

ックス 500 倍希釈液（ハイポネックス液 6-10-5，ハイ７．統計解析 得られたデータは，分散分析によって，ポネックスジャパン，以下；Hypo）。このうち，MMN，培地の種類や，菌根の有無がセシウム吸収に与える影響

KO，OT については，これまで菌根菌培養用に用いらを解析した。培地処理区間で有意差が認められた場合はれてきたものであり，今回，培地成分から糖を抜いて用Tukey-Kramer の方法を用いて検定した。

いた（１２）。また，対照区として水（以下；H₂O）を，用意した。各処理につき 12 反復用意した。培養液を加Ⅲ 結果と考察えた後，オートクレイブ滅菌をした（121℃，20 分）。

1. アカマツ苗の成長量 アカマツ苗全体の成長量や2．アカマツ無菌苗の作成 アカマツ無菌苗は以下の根の成長量について菌根菌接種による有意な差が認め手順で作製した。まず，アカマツ種子（森林総合研究所

られなかったが，地上部の成長量や S/R 値は有意に大実験室林保存種子，03-124）を流水下に一晩置いた後，きくなった（Tukey-Kramer 法，P＜0.01）（図―１，30％過酸化水素液に 15 分浸漬し，表面殺菌した。滅菌図―２）。菌根菌の接種により，植物体の地上部成長量水で洗浄後，0.85％の素寒天培地上に置いて，23℃の照が有意に増加する理由として，根に感染した菌根菌が，明付き恒温器において発芽させた。発芽した種子は１本養水分の吸収という根の役割を果たして，地上部の成長ずつ，上述の滅菌土壌に植え，照明付き育苗棚に置いた。に必要な養水分をより多く吸収したこと（１１）や，菌3. 接種源の作成 接種にはツチグリ菌（Astraeusの感染によって，植物ホルモンの分泌が促進されたこと

hygrometricus，960033）を用いた。菌の培養には太田（９）が考えられる。

液体培地（８）を用い，滅菌した培地を，6 穴のマイク加えた培地による違いでは，接種区においてアカマツロプレート（IWAKI 製）のそれぞれの穴に 5.0 mL ず

苗全体の成長量は，Hypo 区が最大，H₂O 区が最小となつ分注し，そこへ川合・小川寒天培地（1.5%寒天濃度）った。地上部成長量では Hypo 区が，地下部成長量ではで培養して拡がった菌叢の周縁部から，縦 1.5 mm×横MMN 区が，それぞれ最大を示した（図―１）。非接種

1.5 mm×厚さ 3 mm の寒天片を，1 個ずつ太田培地に区においてアカマツ苗全体の成長量は，KO 区が最大，接種して，約 23 度で 28 日間，暗黒条件で培養した。

H₂O 区が最小となった（図―１）。地上部成長量では4. 菌の接種方法 アカマツ実生を植えてから 1 ヵ月KO 区が，地下部成長量では MMN 区が，それぞれ最大後に，上述したツチグリ菌を接種した。接種方法としてを示した（図―１）。

は，日向土をピンセットで除去して根を露出させ，そのセシウムの添加によってアカマツ苗の成長量に有意上に，マイクロプレートから取りだした菌糸片をそのまな差が見られた（図―１）。しかし，この違いは用いたま，根に接するように置き，日向土をかぶせた。各処理培地の種類や，菌の接種の有無によってその傾向は異な区の半分に菌を接種し，残り半分の非接種区を対照区とっていた。石井ら（４）は数種の樹種を寒天培地にて育した。て 10 ppm のセシウムを添加したところ，いくつかの樹5．セシウムの添加 菌を接種した全ての処理区で菌木実生が枯死したという報告があり，添加したセシウム根が形成されたのをポットの外側から目視で確認したの濃度が高すぎたために，植物体に成長阻害がもたらさ後，セシウムを添加した。各処理区の半分に，滅菌土壌れた報告はある。しかし，セシウムの添加により植物体400 mL あたり 10 ppm の濃度になるように調整した塩の成長が促進されたという報告は見受けられない。アカ化セシウム溶液を 10 mL 加えた。残り半分の処理区にマツ苗の成長量の違いは，セシウム添加以外の他の培養は，対照として滅菌水を 10 mL 加えた。このとき，加条件の影響によるものと考えられる。

える溶液が植物体地上部に付着しないように注意した。

2. 菌根形成率 培地の種類によって菌根形成率は有6. 分析 セシウムを添加してから 8 週間後に，アカ意に異なった（Tukey-Kramer 法，P＜0.01）。MMN

マツ苗を土から掘り取り，根・葉・茎に分け，根は菌根区が最も高く（71％），次いで Hypo 区（70％）や Hoag形成率（菌根化した細根数/総細根数×100）を求め，乾区（62％）も高い菌根形成率を示した。H₂O 区が最も燥重量を測定した。葉と茎についても，乾燥重量を求め低かった（39％）
。セシウムの添加による菌根形成率のた。これらの値から，S/R 値（地上部乾燥重量/地下部違いは認められなかった。

乾燥重量）を算出した。また，これらの乾燥重量の値を3. セシウム吸収量 セシウムを添加した場合は，ア成長量とした。乾燥させた葉・茎は，湿式灰化したのち，カマツのセシウム吸収量に菌根菌の接種の有無や加えICP-MS（Agilent 7700，アジレントテクノロジー）をた培地の違いによる有意差が認められなかったが，セシ用いて，セシウム量を測定した。

ウムを添加しなかった場合は，アカマツのセシウム吸収－ 150 －

関東森林研究 67-1(2016)

量に菌根菌の接種の有無や加えた培地の違いによる有（３）HOAGLAND, D. R. and ARNON, D. I. （1938）

意差が認められた（図―３）。菌根菌を接種したアカマ

The water-culture method for growing plants without

ツの方が，非接種のアカマツよりセシウムを多く吸収しsoil. Univ. Calif Agr Exp Stat Circ 347：1-39

た。セシウム非添加区におけるセシウム吸収は，KO 区（４）石井克明・小長谷賢一・高田直樹・谷口亨・木村が最も高く，以下 OT 区，Hypo 区，MMN 区，Hoag穣（2012）樹木によるセシウムの吸収特性．関東森林区，H₂O 区の順に高く，KO 区と H₂O 区の間に，有意研究 63 (1)：73-76差（５%）が認められた。

（５）川合正允・小川眞（1976）まつたけの培養に関セシウム非添加区のみ菌根菌接種によるセシウム吸する研究．第４報 種菌培養の検討と菌床栽培の試み，収量に有意差が認められた理由として，セシウム添加区

日本菌学会会報 17：499-505とセシウム非添加区におけるセシウムの存在形態の違（６）MARK, D. H. (1969) The influence ofいが関係していると考えられる。本実験で用いた日向土

ectotrophic mycorrhizal fungi on the resistance ofには，６ ppm のセシウム（QUYEN HO, 未発表デー

pine roots to pathogenic infections. Ⅰ. Antagonismタ），が含まれているが，これらは不動態として存在しof mycorrhizal fungi to root pathogenic fungi and soilている。植物は不動態のセシウムを容易に吸収すること

bacteria, Phytopathology 59: 153-163ができない（１３）。対して，菌根菌は様々な酵素や有（７）小河澄香・山中高史・赤間慶子・田原恒・山路恵

機酸を分泌して，土壌鉱物を溶かす機能を有しているた子（2015）異なる窒素源を加えて培養した時の菌根菌め（１１），不動態のセシウムを遊離して吸収し，これおよび腐生菌のセシウム吸収量．関東森林研究 66 (2)：を樹木の方に転送されたことが考えられる。可給態のセ155-158

シウムは菌だけでなく植物も吸収することができるの（８）OHTA, A. (1990）A new medium for mycelial

で，セシウム添加区では菌根菌の接種によってアカマツ

growth of mycorrhizal fungi．日本菌学会会報 31：のセシウム吸収は有意に変化しなかった。本結果から，

323-334

菌根菌は土壌に固く結びついた不動態セシウムの溶出（９）RAI, M. and VARMA, A.（2011）Diversity andに関与していると考えられる。

Biotechnology of Ectomycorrhizae. Springer,
London：376-377（１０）林野庁（2014）林野庁報道発表資料：平成 25

Ⅳ おわりに今回の接種試験において，土壌鉱物からのセシウムの年度森林内の放射性物質の分布状況調査結果について溶出に，菌根菌が関与している可能性が示唆された。まhttp://www.rinya.maff.go.jp/j/press/ken_sidou/pdf/140

た，菌根形成率やアカマツ苗の成長量，セシウム吸収量

401-01.pdf

は，MMN 培地またはハイポネックス溶液を栄養源とし（１１）SMITH, S. E. and READ, D.（2008）て添加した場合，良好であった。本結果は山田・前田（１Mycorrhizal Symbiosis, 3rd ed. Academic Press, New２）によるマツタケ菌根苗作出における栄養条件の検討

York : 787 pp

において MMN 培地が菌根感染苗作製に最適であった（１２）山田明義・前田顕（1999）マツタケ菌根苗作という結果と一致した。今後は，これら菌根菌を用いて出における栄養条件の検討．第 110 回日本林学会大会

土壌に固着したセシウムの吸収様式について調査する

学術講演集：878-879

必要がある。

（１３）山口紀子・高田裕介・林健太郎・石川覚・倉俣正人・江口定夫・吉川省子・坂口敦・朝田景・和穎朗太・

引用文献

牧野知之・赤羽幾子・平舘俊太郎（2012）土壌‐植物（１）ARORA, D.（1979）Mushrooms demystified. Ten

系における放射性セシウムの挙動とその変動要因．農業

speed Press, Berkley: 959 pp

環境研究所会報 31：75-129（２）HO, Q. B. T., YOSHIDA, S. and SUZUKI, A.

（１４）YAMANAKA, T., MARUYAMA, T., YAMADA ,（2013）Cesium uptake in mushroom—comparisonA., YAMAZAKI, A. and KIKUCHI, T.（2012）

with coexisting elements and effect of ammonium ion

Ectomycorrhizal formation on regenerated somatic

as a competitor, by laboratory experiments using

pine plants after inoculation with Tricholoma

Hebeloma vinosophyllum—. Radioisotopes 62：

matsutake．Mushroom Sci. Biotech. 20：93-97

125-133（１５）吉田聡・村松康行（1996）菌類と地球環境：－ 151 －地球規模の放射能汚染と菌類．日本菌学会会報 37：25-30

図―１．アカマツ苗の成長量に及ぼす培地，菌根菌接種

図―２．アカマツ苗の S/R 値に対するに及ぼす培地，菌およびセシウム添加の影響．値は３反復の平均値と標準根菌接種およびセシウム添加の影響．図の説明は図―１

誤差．Cs，セシウム添加区；－，セシウム非添加区；に同じ

EM+，菌根菌接種区；EM－，菌根菌非接種区．H2O

Fig. 2区および Hoag 区にて，菌根菌を接種（EM+）したの

inoculation of mycorrhizal fungus on the ratio of

ちセシウムを添加した処理（Cs+）では反復は２である

shoot to root. See Fig. 1 about explanation of figure.

Fig. 1

Effect of medium, Cs addition and theEffect of medium, Cs addition and theinoculation of mycorrhizal fungus on the growth ofplants. Values are means with standard errors
calculated from 3 replicates except that replicateswith EM and Cs in H2O and Hoag were 2,respectively.

図―３．植物体のセシウム吸収に及ぼす培地，菌根菌接種およびセシウム添加の影響．左：セシウム添加区．右：セシウム非添加区．値は植物体あたりのセシウム量である．値は，３反復についての平均値と標準誤差である．
左図において，H2O 区の菌根菌接種処理の反復は２，Hoag 区の菌根菌接種処理の反復は１である
Fig. 3

Effect of medium, Cs addition and the inoculation of mycorrhizal fungus on the uptake of Cs by plants.

Data were Cs content per a plant. Left, CsCl (10 ppm) was added to plant; right, no CsCl was added to plant.
Values were means with standard errors calculated from 3 replicates, except that replicates on plants with
EM in H2O and Hoag were 2 and 1, respectively.

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