植物の根と共生する菌根菌には、大きなグループとして内生菌根菌(AM菌)と外生菌根菌(ECM菌)があります。内生菌根菌(AM菌)は堆肥(15)で取り上げたので、今回は外生菌根菌(ECM菌)です。
内生菌根菌(AM菌)⇒ 堆肥(15) 植物の根と菌類の関係(その4)
外生菌根菌は、全植物の80%と共生する内生菌根菌と違って、※特定の樹木と強い共生関係をつくっています。地球上の樹木の種類は約70,000種で、その内ECM菌と共生している樹木が6,000~7,000種なので、樹木全体の約10%がECM菌と共生していることになります。
※ 特定の樹木とは
・ブナ科 ;ブナ、ナラ(ミズナラ)、カシワ、クリなど
・カバノキ科;シラカバ、ハンノキなど
・マツ科 ;アカエゾマツ、トドマツ、カラマツなど
・その他 ;ポプラ類、ユーカリ類など
また、ほとんどすべての樹木は何らかの菌根菌と共生しており、外生菌根菌(ECM菌 )と共生していない樹木(主に広葉植物)は、内生菌根菌(AM菌)と共生関係にあります。
🔵 外生菌根菌(ECM菌)の特徴;内生菌根菌(AM菌)との違い
| 特徴 |
外生菌根菌(ECM菌) |
内生菌根菌(AM菌) |
| ① 共生する樹木 |
ブナ科、カバノキ科など |
それ以外の樹木 |
| ② 根への侵入 |
細胞外のみ(細胞内に入らない) |
細胞内に侵入しアーバスキュールを形成 |
| ③ 形成構造 |
マントル(外套)、ハルティヒネット |
アーバスキュール、ベシクル |
| ④ 子実体(きのこ) |
多くがきのこを作る |
きのこを作らない |
| ⑤ 生育環境 |
森林土壌(腐植が多く貧栄養) |
草地・農地・一般的な土壌 |
| ⑥ 栄養吸収 |
有機態窒素・リンの吸収に強い |
無機態リンの吸収に特に強い |
🔵 外生菌根菌の特徴
・外生菌根菌はキノコ(子実体)を作るのが特徴で、近くの公園の芝生地や樹木の近くに生えているキノコ、あれが外生菌根菌(ECM菌)の花(子実体、生殖器官)です。 樹木周辺の地下には菌糸が張り巡らされています。
〇 内生菌根菌と外生菌根菌では栄養の吸収ではどのような違いがあるのか?
内生菌根菌はリン酸の吸収に能力を発揮し、植物のリン酸吸収量の60~90%を賄っていると言われていますが、一方の窒素についてはその力は弱いようです。 一方、外生菌根菌は窒素分の吸収力に優れ、樹木の窒素吸収量の40~80%を賄っていますが、リン酸についてそれほどではないようです。
・森林には落葉や枯枝など未分解の有機物が毎年蓄積されますが、ECM菌はこれらを分解する酵素を持っているので、その中に含まれる窒素を樹木に供給することができるのです。
我が家の庭にリンゴ・洋ナシ・ブラックベリーの果樹があり、毎春それらを剪定し、細かく刻んで畑に入れています。
「もし、その細かく刻んだ枝をECM菌が分解して、窒素を供給してくれれば、もっと真剣になって剪定枝を畑に入れる気になるのに」
と、ふと思ったのです。
それで、AIにこのことを尋ねると、
「落ち葉や枯れ枝を畑に入れても、それだけで ECM菌(外生菌根菌)が畑に定着することはほぼありません。 理由は、ECM菌が共生できる植物(特定の樹木としか共生できない)が畑には存在しないためです。」
とAIに言われました。 しかし、畑に剪定枝を入れることは、有機物を分解する土壌微生物(菌類や細菌など)のエサになり、その効果は、
・腐植が増える
・団粒構造が形成される
・保水性・通気性がよくなる
・土が柔らかくなる
などの利点が多くあります。
別の言い方をすると、
有機物を畑に入れないと「土がやせる」「作物が穫れなくなる」ので、これからも、剪定枝を畑に入れていこうと思っています。
🔵 では、 なぜ、ECM菌は野菜などの草本類と共生できないのか?
〇 ECM菌とAM菌の根の構造の 違い
・内生菌根菌(AM菌 )は、細胞内にアーバスキュールという樹枝状菌糸構造をつくり、そこで栄養源のやり取りをしている。
・一方、外生菌根菌は(ECM菌)は、細胞内ではなく、細胞と細胞の間に菌糸を侵入させ、張り巡らして養分のやり取りをする
・そして、外生菌根菌(ECM菌)は内生菌根菌(AM菌)には無い、根の表面に菌鞘(さや):マントルをつくること、これが両者の大きな違いです
〇 ECM菌が野菜などの草本類と共生できない理由
・野菜などの草本類の根は細胞間隙が小さく、ECM菌が侵入できるスペースがないことと、草本類の根は表皮が薄くて柔らかく、根毛が密生しているため、マントルの形成に適していない、要は物理的に共生ができない
・草本類は細根が大量に出る「ひげ根」タイプで寿命が短いが、一方、ECM菌と共生している樹木は、根毛が少ない、表皮が厚くマントルの形成に適しているなど、ECM菌と共生するための構造を持っている
植物の根の構造(細胞間の幅、細胞壁の柔らかさ)や形状(ひげ根・根毛の多さ)がECM菌と共生できるかどうかを決めているようです。
特定の樹木と強い共生関係をつくっています。
内生菌根菌(AM菌)は植物根の細胞内に入り込んでアーバスキュール(樹枝状体)を作りますが、外生菌根菌は根の外側に菌糸の層(マントル)を、根に入り込んで 細胞間に菌糸を巡らす菌糸の網(ハルティヒ網)を形成する2つのパターンがあります。
外生菌根菌は、根の表面に何層も重なって菌糸の膜をつくるマントル、それは乾燥や病原菌から根を物理的に保護する働きをします。もう一つの菌糸、ハルティヒ網は根に入り込みますが、細胞内ではなく細胞と細胞の間に菌糸を入り込ませ、そこで菌類と植物の栄養交換をしています。樹木が菌類に光合成で合成した糖(でんぷん)を、菌類は根から遠くに広げた菌糸でリン・窒素・微量要素などを吸収し植物に供給します。
内生菌根菌(AM菌)はリンの供給に優れていますが、外生菌根菌(ECM菌)は窒素や微量要素など内生菌根菌に比べると栄養素全般を吸収します。
内生菌根菌は地球上の80%の植物と共生していますが、外生菌根菌は