自然の草原に生息するイネ科植物とシダ植物の根の滲出液組成

Root exudate composition of grass and forb species in natural grasslands.

• Sophie Dietz
• Katharina Herz
• Karin Gorzolka
• Ute Jandt
• Helge Bruelheide
• Dierk Scheel

抄録

植物は外因性および内因性因子に応答して多様な代謝物を土壌中に滲出させている。これまでのところ、根の滲出液の研究は、方法論的に困難なため、主に人工的な条件下で行われてきた。本研究では、多年生イネ科植物の5種を対象に、圃場条件下での滲出液中の極性代謝物および半極性代謝物の調査を行った。その結果、182種類の代謝物を同定することができた。滲出液中の極性代謝物の組成は主に局所環境、特に土壌条件に依存し、半極性代謝物のパターンは主に種の同定に影響されました。極性代謝物と半極性代謝物のプロファイルは生育形態によって異なり、イネ科植物の方が一般的に類似性が高く、生物学的環境への反応性が高いことがわかった。この研究により、圃場条件下での滲出液の調査が可能であること、および滲出液組成の駆動要因を特定することが可能であることが実証された。

Plants exude a diverse cocktail of metabolites into the soil as response to exogenous and endogenous factors. So far, root exudates have mainly been studied under artificial conditions due to methodological difficulties. In this study, each five perennial grass and forb species were investigated for polar and semi-polar metabolites in exudates under field conditions. Metabolite collection and untargeted profiling approaches combined with a novel classification method allowed the designation of 182 metabolites. The composition of exuded polar metabolites depended mainly on the local environment, especially soil conditions, whereas the pattern of semi-polar metabolites was primarily affected by the species identity. The profiles of both polar and semi-polar metabolites differed between growth forms, with grass species being generally more similar to each other and more responsive to the abiotic environment than forb species. This study demonstrated the feasibility of investigating exudates under field conditions and to identify the driving factors of exudate composition.