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Truffology 5 (2): 85–88 (2022)

その他普及記事 (Other articles)

論文紹介 : アーバスキュラー菌根菌胞子果のクローナル胞子集団
Introduction to "Clonal spore populations in sporocarps ofarbuscular mycorrhizal fungi"
大和 政秀
Masahide Yamato
千葉大学教育学部， 〒 263-8522 千葉県千葉市稲毛区弥生町 1-33
Faculty of Education, Chiba University, 1-33, Yayoi-cho, Inage-ku, Chiba 263-8522, Japan
E-mail: myamato@chiba-u.jp
Article Info: Submitted: 25 October 2022

Published: 31 December 2022

アーバスキュラー菌根 （AM） 菌 Rhizophagus irregularis (Błaszk.,られているが、 Glomeraceae、 Diversisporaceae の一部の菌では複Wubet, Renker & Buscot) C. Walker & A. Schüßler、 Diversispora

数の胞子がクラスター状に形成され、 さらに着色した菌糸あるいepigaea (B.A. Daniels & Trappe) C. Walker & A. Schüßler の胞は小胞によって覆われた胞子果を土壌表面に形成する種も知ら

子果がクローン胞子によって構成されていることを Yamato et al.

れている。 胞子果が菌糸で覆われる形態はケカビ門ケカビ亜門(2022) で明らかにしたので、 本普及記事にて紹介する。

（Mucoromycotina） に属するアツギケカビ属 （Endogone） の接ケカビ門 （Mucoromycota）、 グロムス亜門 （Glomeromycotina）

合胞子果と類似しているため （Yamamoto et al., 2015）、 本研究に属するアーバスキュラー菌根 （AM） 菌は陸上植物と 4 億年

ではこのような AM 菌胞子果において有性生殖が行われる可能以上共生関係を営んできたと考えられているが （Redecker et al.

性について検証した。

2000）、 これまで有性生殖体の報告例は存在しない。 AM 菌の既にゲノムが解析されている 2 種の AM 菌、 R. irregularis

菌糸体には隔壁が存在しないため、 AM 菌は多核体として知ら（Glomeraceae） と D. epigaea （Diversisporaceae） を対象とし、 これており、 さらに AM 菌のリボソーム RNA 遺伝子 （rDNA） にれらの胞子果内の胞子の形態観察を行なった。

は多型がみられる （Sanders et al., 1995）。 このことから、 AM 菌

Rhizophagus irregularis は 4 胞子果 （CE1405, CE1901, CE1903,

が遺伝情報の異なる核を有する多核体 （ヘテロカリオン） であCE2001） を 2 ヶ所の自生地 （東京都多摩市、神奈川県厚木市）る可能性とともに、 ヘテロカリオシスの中で適切な核が選抜されから、 D. epigaea も 3 胞子果 （CE2018, CE2022, CE2105） を 2 ヶることによって、 クローン増殖によって蓄積しうる有害遺伝子が所の自生地 （茨城県常陸太田市、 栃木県那須烏山市） から、排除される仕組みがあるのではないかと議論されてきた （Hijri

それぞれ採取した （表 1）。 R. irregularis はいずれもクスノキの樹& Sanders, 2005; Young, 2015）。 し か し、 Maeda et al. (2018) が下に、 D. epigaea はいずれもスギの樹下に見られた。

Rhizophagus irregularis のゲノム解析を行い、 単一菌のゲノム内

Rhizophagus irregularis の胞子果は 23 × 12 mm で土壌表面にに rDNA の多型が見られることを明らかにするとともに、 Ropars et現れ （図 1A）、 直径 (28.7–)63.9(–90.1) × (41.3–)80.6(–134.3) µmal. (2016) によって R. irregularis において単一種の核によって構の倒卵型の黄色い小胞によって覆われる （図 1B, C, D）。 この小成されるホモカリオンと二種の核によって構成されるダイカリオン胞の層の直下には直径 (58.9–)83.0(–104.1) × (60.9–)85.3(–111.0)の系統が存在することが明らかとなり、 少なくとも R. irregularis にµm の褐色の胞子が形成される （図 1C, D, E）。 胞子壁の厚さはおいては、AM 菌のヘテロカリオン説については否定されている。

(4.9–)6.5(–8.4) µm で、 2 層あるいは 3 層からなる （図 1E, F）。

さらに、 Ropars et al. (2016) は R. irregularis のダイカリオンの系統

Diversispora epigaea の胞子果は 19 × 14 mm で土壌表面にでは交配型 （mating type: MAT） 領域の遺伝子がヘテロで存在現れ、 白色あるいはオレンジ色の菌糸によって覆われる （図することが示され、 このパターンは担子菌門、 子のう菌門などの2A, B）。 この菌糸層の直下には直径 (175.5–)214.0(–265.1) ×

有性生殖を行う菌類と類似していることから、 本種においても有(175.9–)225.2(–268.4) µm の褐色の胞子が形成される （図 2C）。

性生殖が行われている可能性が示唆される。

胞子壁の厚さは (10.2–)16.2(–22.7) µm で、 厚い laminated wall

多くの AM 菌では、 単一の胞子を土壌中に形成することが知© The Japanese Association for Truffle Science (JATS), 2022

(8.0–)13.7(–18.2) µm と外側の薄い壁 (1.5–)2.5(–3.5) µm によって85

Truffology - Volume 5, Issue 2, 2022

大和 ： アーバスキュラー菌根菌胞子果のクローン胞子表 1. アーバスキュラー菌根菌胞子果の供試サンプルと採取地

種

サンプルNo.

採取日

採取地

東経

北緯

Rhizophagus irregularis

CE14052014年5月31日

神奈川県厚木市飯山

139.3035.47

CE19012019年5月12日

東京都多摩市永山

139.4435.62

CE19032019年5月15日

神奈川県厚木市飯山

139.3035.47

CE2001

2020年5月24日

神奈川県厚木市飯山

139.3035.47

Diversispora epigaea

CE20182020年12月15日

茨城県常陸太田市真弓町

140.5836.55

CE2022

2020年12月15日

茨城県常陸太田市真弓町

140.5836.55

CE2105

2021年11月14日

栃木県那須烏山市大木須

140.2236.61

図 1． Rhizophagus irregularis （Yamato et al. (2022) から許諾を得て転載）． A: 胞子果． B: 胞子果表面の小胞． C, D: 胞子果内の胞子と小胞． E: 胞子果内の胞子． F: 胞子壁． SS, swollen structure; SP, spore; IW, inner wall; LW, laminated wall; OW, outer wall． スケール ： A = 1 cm; B, C = 500 µm; D = 100 µm;
E = 100 µm; F = 10 µm.

86© The Japanese Association for Truffle Science (JATS), 2022

大和 ： アーバスキュラー菌根菌胞子果のクローン胞子Truffology - Volume 5, Issue 2, 2022

図 2． Diversispora epigaea （Yamato et al. (2022) から許諾を得て転載）． A: 胞子果． B: 胞子果断面． C: 胞子果内の胞子． D: 胞子果内の胞子の胞子壁．
IF, interwoven hyphae; SP, spore; SS, swollen structure; OW, outer wall; LW, laminated wall． スケール ： A = 1 cm; B = 500 µm; C = 200 µm; D = 50 µm.

構成される （図 2D）。

ン胞子によって構成されていることが強く示唆された （図 3）。

これらの形態はいずれも R. irregularis および D. epigaea の記

ま た、 R. irregularis の MAT 領 域 の HD2 遺 伝 子 に つ い載論文 （Błaszkowski et al., 2008; Daniels & Trappe, 1979） とはて、 多 型 領 域 を 増 幅 す る プ ラ イ マ ー セ ッ ト （MAT-HD2F:胞子のサイズ、 色などの点が異なっていたが、 AM 菌のバー5'-TGCTCTTGGATTRTCTRACG-3', MAT-HD2R: 5'-

コード領域とされる rDNA の SSU-ITS-LSU 領域 （R. irregularis:GGTATTCATTTKCCAGCTTG-3'） を設計し、 3 胞子果から得ら

1513–1526 bp; D. epigaea: 1499–1508 bp） の塩基配列に基づくれた計 75 胞子について当該領域の塩基配列をもとに最尤法に分子系統解析を最尤法によって行なったところ、 それぞれ R.

よる分子系統解析を行なったところ、 全ての塩基配列が Ropars

irregularis および D. epigaea への帰属を確認することができた。

et al. (2016) によって報告された MAT1-MAT6 とは異なる単一タ胞子果形成胞子と土中に単独に形成される胞子との間に見られイプのクレイドを形成したため、 これを新規に MAT7 とした。 このる形態の違いについては更なる研究が必要である。

結果から R. irregularis の胞子果胞子がホモカリオンであることがRhizophagus irregularis について 3 胞子果 （CE1901, CE1903,確認されたが、 異なる採取地から得られた複数の胞子果においCE2001）、 D. epigaea に つ い て も 3 胞 子 果 （CE2018, CE2022,ていずれも単一タイプの HD2 遺伝子がみられたことから、 このCE2105） を対象として、 各胞子果から無作為に取り出した 8 胞遺伝子と胞子果形成の間に関連性がある可能性も考えられた。

子 （計 48 胞子） について Suyama & Matsuki (2015) に従い、この点についてはさらに多くの胞子果について調査を行う必要が

multiplexed intersimple sequence repeats genotyping by sequencing

あり、 今後の研究課題である。

（MIG-seq） に よ る ゲ ノ ム 縮 約 ラ イ ブ ラ リ ー を 構 築 し た。 R.

以上の結果から、 本研究で解析した胞子果形成胞子はいず

irregularis は DAOM181602 （GCA_002897155.1）、 D. epigaea はれもクローン増殖した胞子によって構成されていると考えられた。

IT104 （GCA_003547095.1） をそれぞれレファレンスゲノムとして今回調査対象とした 2 種の胞子果はいずれもよく目立つ外観で用い、 一塩基多型 （SNPs） の解析を行ったところ、 R. irregularis

土壌表面に形成されており、 R. irregularis については仄かな匂で は 425–482 個 の SNPs が、 D. epigaea で は 1727–4173 個 のいもした。 齧歯類の糞から分離された AM 菌胞子に発芽能力SNPs がそれぞれ検出された。 いずれの胞子果においても約 9があることが確認された研究例もあり （Trappe & Master, 1976;

割の SNPs が 8 胞子間で共有される結果が得られ、これらがクローJanos et al., 1995）、 このような胞子果は動物による散布を目的とし© The Japanese Association for Truffle Science (JATS), 2022

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Truffology - Volume 5, Issue 2, 2022

大和 ： アーバスキュラー菌根菌胞子果のクローン胞子

日下部亮太氏、 折原貴道氏に感謝申し上げる。 神奈川県立博物館の中島稔氏にはサンプリングに多大なご協力をいただいた。
この場をお借りして厚くお礼申し上げる。 本研究は JSPS 科学研究費補助金 （19K22269） の助成を受けて行なった。

引用文献
Błaszkowski J., Czerniawska B., Wubet T., Schäfer T., Buscot F. (2008)
Glomus irregulare, a new arbuscular mycorrhizal fungus in the
Glomeromycota. Mycotaxon 106: 247–267.
Daniels B.A., Trappe J.M. (1979) Glomus epigaeus sp. nov., a useful
fungus for vesicular-arbuscular mycorrhizal research. Canadian Journalof Botany 57: 539–542.
Janos D.P., Sahley C.T. (1995) Rodent dispersal of vesicular-arbuscular
mycorrhizal fungi in Amazonian Peru. Ecology 76: 1852–1858.
Hijri M., Sanders I.R. (2005) Low gene copy number shows that
arbuscular mycorrhizal fungi inherit genetically different nuclei. Nature433: 160–163.
Maeda T., Kobayashi Y., Kameoka H., Okuma N., Takeda N., Yamaguchi
K., Bino T., Shigenobu S., Kawaguchi M. (2018) Evidence of nontandemly repeated rDNAs and their intragenomic heterogeneity inRhizophagus irregularis. Communications Biology 1: 87.
Redecker D., Kodner R., Graham L.E. (2000) Glomalean fungi from theOrdovician. Science 289: 1920–1921.
Ropars J., Toro K.S., Noel J., Pelin A., Charron P., Farinelli L., MartonT., Krüger M., Fuchs J., Brachmann A., Corradi N. (2016) Evidencefor the sexual origin of heterokaryosis in arbuscular mycorrhizal fungi.
Nature Microbiology 1: 16033.
Sanders I.R., Alt M., Groppe K., Boller T., Wiemken A. (1995)
図 3． 同一胞子果由来の胞子 1–8 個の間で共有される一塩基多型（SNPs）

Identification of ribosomal DNA polymorphisms among and withinの 割 合 （Yamato et al. (2022) か ら 許 諾 を 得 て 転 載 ）． A: Rhizophagus

spores of the Glomales: application to studies on the genetic diversity

irregularis CE1901, CE1903, CE2001. B: Diversispora epigaea CE2018, CE2022,

of arbuscular mycorrhizal fungal communities. New Phytologist 130:CE2105. 括弧内の数字は調査した SNPs の数を表す．

419–427.
Suyama Y., Matsuki Y. (2015) MIG-seq: an effective PCR-based methodて形成されている可能性も考えられる。 AM 菌で有性生殖が行for genome-wide single-nucleotide polymorphism genotyping using

われるのであれば、 ダイカリオンの系統である必要があり、 今後、

the next generation sequencing platform. Scientiﬁc Reports 5: 16963.

さらに胞子果が有性生殖体である可能性を検証するためにはそTrappe J.M., Maser C. (1976) Germination of spores of Glomusのような系統の胞子果を探索する必要がある。
今回の研究では、 AM 菌の単胞子を対象として MIG-seq を行
い、 構築したゲノム縮約ライブラリーから SNPs に基づく遺伝解析が実施可能であることが示された。 この手法は胞子果に限らず、単独で胞子を形成する AM 菌種にも広く適用できるため、 フィールドでの AM 菌の遺伝構造の解析などにも役立つと考えられる。

謝辞
本研究はYamato et al. (2022) Clonal spore populations in sporocarpsof arbuscular mycorrhizal fungi. Mycorrhiza 32: 373–385. として発

macrocarpus (Endogonaceae) after passage through a rodent digestive
tract. Mycologia 68: 433–436.
Yamamoto K., Degawa Y., Hirose D., Fukuda M., Yamada A. (2015)
Morphology and phylogeny of four Endogone species and Sphaerocreas
pubescens collected in Japan. Mycological Progress 14: 86.
Yamato M., Yamada H., Maeda T., Yamamoto K., Kusakabe R., OriharaT. (2022) Clonal spore populations in sporocarps of arbuscular
mycorrhizal fungi. Mycorrhiza 32: 373–385.
Young J.P.W. (2015) Genome diversity in arbuscular mycorrhizal fungi.
Current Opinion in Plant Biology 26: 113–119.

表された。論文共著者の山田洋輝氏、前田太郎氏、山本航平氏、
88© The Japanese Association for Truffle Science (JATS), 2022