菌寄生植物ランにおける難発芽性種子の発芽スイッチ制御機構の解明

真菌寄生兰花萌发不良种子萌发开关控制机制的阐明

基本信息

批准号：
18J01755
负责人：
三浦千裕
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ラン科植物は共生菌から得た栄養を種子発芽に利用するため，特定の共生菌と共生できるかが発芽に大きく影響する．自然界では成熟した親個体の周囲で発芽率が高まる現象 (ポジティブマザーエフェクト) が複数の地生ランで報告されているが，これは親個体の周辺に共生菌が多く分布するためと考えられている．しかし群集レベルで真菌類の分布に違いがあるかについては不明である．そこで本研究ではキンラン (Cephalanthera falcata) の成熟した親個体からの距離により真菌群集が異なるか，真菌類の分布と発芽率には相関があるかについて，鳥取大学・蒜山の森にて調査を行った．親個体から0.1, 1, 2, 3 mの地点および周囲に親個体が存在しないに地点にナイロンメッシュに包んだ種子を埋土し，1年後に回収して観察した結果，親個体の周囲に埋土した種子は発芽していた．一方親個体から離れた場所では発芽せず，先行研究の結果を支持した．種子を埋土した土壌を真菌類のITS2配列を用いたアンプリコンシーケンスに供し真菌群集を解析した結果，属レベルでは成熟個体からの距離に応じた群集組成に明確な違いは認められなかった．一方OTUレベルでは発芽種子で優占していた4種のOTUが成熟個体の周囲で多く検出された．系統解析の結果これらはTomentella属菌と最も相同性が高かった．興味深いことに，Tomentella属に分類されるOTUは調査した土壌に普遍的に分布したことから，特定のTomentella属菌のみが発芽に貢献していると考えられた．以上の結果から，キンランの発芽と共生菌の分布には正の相関があるものの，共生菌以外の真菌群集は発芽に影響しないことが示唆された．

兰科植物利用从共生菌中获得的营养物质进行种子萌发，因此能否与特定的共生菌共存对种子萌发影响很大。在自然界中，已经报道了几种陆生兰花在成熟亲本植物周围发芽率增加的现象（正母体效应），这被认为是由于亲本植物周围分布着许多共生细菌。然而，目前尚不清楚真菌在群落水平上的分布是否存在差异。因此，在本研究中，我们在鸟取大学的蒜山森林中进行了调查，以确定真菌群落是否因距 Cephalanthera falcata 成熟亲本的距离而异，以及真菌分布与发芽率之间是否存在相关性。。将用尼龙网包裹的种子埋入距离亲本个体0.1、1、2、3m处以及周围无亲本个体的位置处，一年后收集种子并观察埋入的种子。土壤已经发芽了。另一方面，发芽并没有发生在远离亲本植物的地方，这支持了之前的研究结果。通过使用真菌ITS2序列对埋有种子的土壤进行扩增子测序来分析真菌群落，结果发现，在属水平上，根据距成熟个体的距离，群落组成没有观察到明显差异。另一方面，在OTU水平上，在成熟植物周围大量检测到在发芽种子中占主导地位的四种OTU。系统发育分析的结果表明，它们与 Tomentella 属细菌的同源性最高。有趣的是，属于 Tomentella 属的 OTU 普遍分布在所研究的土壤中，这表明只有特定的 Tomentella 细菌有助于发芽。上述结果表明，虽然金兰花的发芽与共生菌的分布存在正相关关系，但共生菌以外的真菌群落并不影响发芽。