放射性炭素を利用した共従属栄養植物の菌根状態の評価

Use of radiocarbon for assessing the mycorrhizal status of mycoheterotrophic plants.

• Kenji Suetsugu
• Jun Matsubayashi
• Ichiro Tayasu

抄録

筋従属栄養植物は、真菌から養分を得る非光合成植物である。これらの植物のほとんどは周囲の光合成植物の菌根パートナーと関連しているにもかかわらず、最近の研究では、いくつかの従属栄養性ランの中には、腐植性真菌との関連を介して間接的に腐朽有機物から炭素を得るものがあることが示唆されている。しかし、そのような示唆は、主に菌類や植物のCやNの豊富さなどの間接的な証拠に基づいている。最近、枯れ木からCを富化した炭素を間接的に取得することにより、いくつかの共従属栄養植物が高いC値を産出することが報告された。このアプローチは、C値の人為的変化に基づくものであり、大気中のCOは1950年代から1960年代初頭にかけて核兵器実験によって世界的に上昇したが、1963年の大気中核実験禁止条約後にピークを迎えてからは着実に減少している。本研究では、従属栄養植物が菌根菌と腐植菌の両方を利用できることを示す新たな証拠を提供した。放射性炭素分析は、混成栄養植物の栄養形態の研究や、木材腐朽菌の新しい菌根パートナーシップへの参加が、完全な共従属栄養の進化に先行していたかどうかの研究にも有用であることを示唆している。

Mycoheterotrophic plants are non-photosynthetic plants that obtain nutrients from fungi. Even though most of these plants are associated with the mycorrhizal partners of surrounding photosynthetic plants, recent studies have suggested that some mycoheterotrophic orchids indirectly obtain carbon from decaying organic matter through associations with saprotrophic fungi. However, such suggestions have been based primarily on indirect evidence, such as the C and N abundances of fungi and plants. It was recently reported that some mycoheterotrophs yield elevated C values, owing to the indirect acquisition of C-enriched bomb carbon from dead wood. The approach was based on the anthropogenic change of C values; atmospheric CO were globally elevated by nuclear weapons testing in the 1950s and early 1960s, but have steadily declined since its peak after the atmospheric nuclear test ban treaty of 1963. The study has provided novel evidence that mycoheterotrophic plants can exploit both mycorrhizal and saprotrophic fungi. We suggest that the radiocarbon analysis is also useful for investigating the nutritional modes of mixotrophic plants as well as for investigating whether the recruitment of wood-decaying fungi into novel mycorrhizal partnerships preceded the evolution of full mycoheterotrophy.