博士（農学）カスヤ・マリア・カタリーナ・メグミ
学 位 論 文 題 名
Ecological and Physiological Studies on Ectomycorrhizae of Picea glehnii (Fr ． Schm ． ） IVIasters （ アカエゾマ ツの外生 菌根の生 態・生理 学的研究）
学立論文内容の要旨
外 生 繭 根 が 樹 木 の 生 育 に 重 要 な 影 郡 を 与 え る こ と が 明 ら か に さ れ 、 外 国 で は 苗 木 に 外 生 菌 根 苗 を 接 種 す る な ど 、 林 業 へ の 応 用 か 進 め ら れ て い る 。 し か し 、 日 本 で は ！ 外生 繭 根 の研 究 が 進ん で お らず 、 北 海 道の 主 き 爨樹種で あるア カエゾマ ツにつ い て も 菌 根 の 研 究 は ほ と ん ど 行 わ れ て い な い 。 本 研 究 で は 、 ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 の 薗 根 形 成 と 菌 根 か 苗 木 の 成 長 に 与 え る 影 響 に つ い て 検 討 す る た め 、 ア カ エ ゾ マ ツ の 外 生 薗 根 の 生 態 お よ び 生 理 に つ い て 実 験 を 行 い 、 以 下 の 結 果 を 得 た 。 1． 北 海 道 大 学 演 習 林 林 木 育 種 場 苗 畑 （ 名 寄1お ） の ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木275本 、 雨 龍j也 方 演 習 林320林 班 （ 幌 加 内 町 ） で6年 前 に 地 張 か き 起 こし 処 理 を行 っ た 林地 に 天 然 更 新 し た ア カ ェ ゾ マ ツ実 生 苗60本 を 調 査し 、 全 ての ゜ 苗 木に 外 生 薗根 菌 か 自 然 感 染 し て い る こ と を 確 認 し た 。 菌 根 の 色 、 分 校 、 菌 糸 束 の 有 無 な ど の 肉 眼 的 特 徴 及 び マン ト ル やハ ル テ ィッ ヒ ・ ネッ 卜 の 構 造、cl．amp―conriectionの有無 などの 顕 徴 鏡 的 特 徴 か ら 外 生 菌 根 の タ イ プ 区 分 を 行 っ た ， 苗 畑 で は1〜6年 生 の 苗 木 に 5タ イ プ の 菌 根 か 認 め ら れ 、1タ イ プ は 担 子 茜 ヨ 類 に よ る も の で あ っ た 。 天 然 林 で は2′ 〜5年 生 の 実 生 苗 に34タ イ プ ．の 外 生 菌根 が あ り、21タイ プ は 担子 菌 類 によ る も の で あ っ た ， 苗 畑 の 菌 根 に は 、 全 て の 苗 齢 に 出 現 す る タ イ プ と 特 定 の 苗 齢 に 見 ら れ る タイ プ か あっ た が 、天 然 林 では 苗 齢 と 繭根 ： ダ イプとの 関係に 特定の傾 ゛向は 認 め ら れ な か っ た 。 両 調 査 地 の 苗 木 は 同 じ 時 期 に 採 集 し た か 、 共 通 す る 菌 根 タ イ プ は な く 、 こ ， れ は 立 地 環 境と 林 業 作 業か 異 な って い る ため で あ ると 考 え られ た 。 2． 北 海 道 の 各 地 の 森 林 で 外 生 苗 根 菌 の 可 能 性 が あ る キ ノ コ 類 を 採 集 し 、 22種
29苗 株 を 分 離 し た 。 こ の う ち 、18種ZO菌 株 をin v̲i.t roで ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 に 接 種 し 、 菌 根 の 形 成 に つ い て 観 察 し た 。 接 穂3カ 月 後 に 菌 根 を 形 成 し 始 め た も の が あ り 、6カ 月 後 に は 接 種 し た 全 て のIt iの 菌 糸 か 根 を 黷 う よ う に 伸 長 し て い た 。 こ の 時 点 で 苗 木 を 取 りHjし 、 根 系 を 詳 細 に 観 察 し た 。 コ テ ン ′ ノ タ ケ 、 テ ン グ タ ケ 、 ガ ン タケ 、ツ ルタ ケダ マ￣ シ 、シ −・/： ユッ カム ・ゲ オ フイ ルム 、キ アブ ラシ メジ 、 ウ ス ム ラ サ キ シ メ ジ 、 オ ： ン シ メ ジ 、 ム ク ゲ ヒ ダ ハ タ ケ 、 コ ッ ブ タ ケ 、 ヒ メ カ タ シ ヨ ウ ロ 、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ ロ の12種14菌 株 は 厚 い マ ン 卜 ル と 深 い ハ ル テ ィ ッ ヒ ・ ネ ッ ト か 見 ら れ 、 外 生 菌 根 を 形 成 し た こ と が 確 認 さ れ た 。 イ 口 ガ ヮ リ 、 ヒ ナ ツ チ ガ キ 、 ヌ メ リ イ)′ チ の3穏3菌 株 は 、J厚 い マ ン ト ル が 存 在 し た が ハ ル テ ィ ッ ヒ ・ ネ ッ ト がjLら れ ず 偽 菌 根 を 形 成 し た 。 ホ ン シ メ ジ1菌 株 は 、 蒋 い マ ン 卜 ル に 深 い ハ ル テ ィ ッ ヒ ・ ネ ッ ト 、 ま た 細 胞 内 菌 糸 か 見 ら れ 、 内 外 生 霞f根を 形成 した 。二 亅シ ョ ウ イ グ チ と シ メ ジ 属 の1穐 の2菌 樹iは ア カ エ ゾ マ ツ と 菌 根 を 形成 しな かっ た。 なお 、 キ ア プ ラ シ メ ジ 、 ヌ メ リ イ ッ ． チ 、 ヒ ナ ツ チ ガ キ 以 外 の 菌 は 、 ア カ エ ゾ マ ツ 林 以 外 の 森 林 に 発 生 し た キ ノ コ か ら 分 離 し た 菌 株 で あ る が 、 ア カ エ ゾ マ ツ と 菌 根 を 形 成 した。
3． よ り 野 外 条 件 に 近 い 温 室 内 で 、 テ ン グ ： タ ケ 、 コ ッ ブ タ ケ 、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ ロ の3菌 桃を ・苗 齢2（Agい1） 、12（Age2） 、24（Age3）カ 月の アカ エゾ マツ 苗木 に 接 種 し 、 蒲 根 の 形 成 状 況 お よ び 菌 根 形 成 か 成 長 に 与 え る 影 響 に つ い て 検 討 し た 。 接 種15カ 月 後 、 無 接 種 の ：Jン 卜 ロ ー ル を 含 む 全 て の 苗 木 に 外 生 繭 根 が 着 生 し て い た 。1ポ ッ ト に2タ イ プ 以 上 の 菌 根 か 蒲 生 し て い る も の も あ っ た が 、 接 種 し た 薗 に よ る 外 生 菌 根 の 形 成 は 見 ら れ な か っ た 。 こaLに は 、 接 種 し た 苗 と 自 然 感 染 し て い た 菌 と の 問 に 競 合 が あ っ た 可 能 性 、 あ る ぃ は 接 種 時 期 に 高 温 と な っ た 影 将 が 大 き かった可能性も考えら加」 る。
菌 根 形 成 が7カ ェ ゾ マ ツ の 成 長 に 与 え る 影 響 と し て 、 各 苗 齢 の 苗 木 の 乾 燥 重 量 とシュートの養分含：鼠（N，P，K，Ca，Mg，Na，Cu，Zn，Mn，Fe，Al）、Age2とAge3の光合 成 速 度 を 測 定 し た が 、 全 て の 測 定 値 に は 接 種 の 有 無 や 菌 株 に よ る 差 は 見 ら れ な か っ た ュし かし 、AEe1のP，K，Ca，Mgの 養分 含量 はi g02、 ：〕 の苗 木と 比べ ると 非常 に 低 い 傾 向 が 見 ら れ 、 こ れ はAgelで の 菌 根 形 成 宰 が 低 か っ た こ と ． ， あ る ぃ は 菌 根
を 形 成 し て か ら の 期 間 が 短 か っ た こ と に よ る も の と 推 察 さ れ た 。 4． 薗 根 菌19種ZZ薗 株 と 立 枯 病 原 因 菌3種 （Fusarium roseura，Rhizoct onia solani，Pyth̲ium sp． ） と の 総 当り 対峙 培養 を行 い、 外生 菌根 菌と 立枯 病 菌と の拮 抗 作 用 を 検 討 し た 。 全 て の 菌 根 苗 がPythium sp． の 菌 糸 の 成 長 を 有 意 に 抑 制 し た。16種17菌 株カ｀ Rhizoctonia solaniの 菌 糸 の 成 長 を 、12種14菌 株 かFusarlum ro量 劉 迥 の 菌 糸 の 成 長 を 有 意 に 抑 制 し た 。 ま た 、 菌 根 菌 と 立 枯 病 菌 が 互 い に 菌 糸 の 成 長 を 抑 制 す る 場 合 も み ら れ た が 、 菌 根 菌 の 成 長 は 抑 制 を う け な ぃ 例 も 多 く 、 促 進さ れた 例 もみ 、ら れた 。さ らに 、菌 根菌 と立 枯病 菌の構造に変化；が観 察さ．れ、
菌 糸 の 直 彳 墨 か 増 減 す る 、 分 枝 す る 、 屈 曲 す る 、 コ イ ル 状 に 巻 く 、 先 端 部 か 破 裂す る 、 隔 壁 カ く 高 頻 度 で 形 成さ れる 、 液胞 が形 成さ れる 、細 胞が 溶ガ ぜす るな どの 変化 か み ら れ た 。 多 く の 場 合 、 複 数 の 変 化 か 同 時 に 観 察 さオI´、 立枯 病菌 で発 生頻 度が 商 かっ た。
5．菌 樅菌 ある いは これ ，ら の菌を接種したアカエゾマ ．ツ苗木に，立枯 病菌に対す る 抗 菌 性 物 質 が 含 ま れ て い る か を 調 ぺ た ， テ ン グ タ ケ 、 ム ク ゲ ヒ ダ ハ タ ケ 、 コ ツ ブ タ ケ 、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ 口 を 液 体 培 地 で 培 養 し 、 さ ら に こ れ ら の 菌 を 接 種 し た ア カエゾ―、′ツ苗木 および無接種のアカエゾマツ苗木を水耕栽培し，た：． 培養または 栽 培 後 、 菌 及 び 培 養 液 、 菌 を 接 種 し た ア カ エ ゾ マ ツ の 根 系 、 無 接 種 の ア カ エ ゾ マ ツ の 根 系 、 及 び そ ォ し ぞ れ の 水 耕 液 を 抽 出 源 と し て 、メ タ，/−ル で抽 出後 酢酸 エチ ル 可 溶 性 画i分 と 水 溶 性 画 分 に 分 画 し た 。 ほ と ん ど の 分 面iに 抗 菌 性 物 質 が 含 ま れて い た ュ 酢 酸 工 チ ル 可 溶 性 画分 につ い てはTLCバイ オオ −・ トグ ラ フtイ・ ―に よっ て、
各 抽 出 ． 源 に 含 ま れ ， る 抗菌 性物 質 は異 なる こと が明 らか にな った 。ま た、 各抽 出源 の 抗 菌 性 物 質 はFusa rium roseum、 あ る ぃ はPythium f,p． 、 に 対 す る 作 用 が 異な っ た ュ 培 妄 ぎ 液 に は 多 く の種 類の 抗 菌性 物質 が含 ま′ れて いた ので 、菌 根に よっ て生 成 さ れ る 抗 菌 性 物 質 は 根 系 外 に 放 出 さ れ る と 考 え ら れ た 。 ま た 、 菌 根 菌 は 抗 苗 性 物 質 を 生 西1す る こ と に よ って 、病 原菌 の胞 予の 発芽 と譲f糸の 成長 ！を 抑制 して いる こ とが 示唆 さ れた 。
本 研 究 の 結 果 か ら 、 苗 畑 と 自 然 半 代 内 に お け る 菌 根 の 形 成 は ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木の 成 長 と 生 残 に 重 要 な 影 響 を 与 え て い る こ と が 示 唆 さ れ た 。 ま た 、 外 生 菌 根 菌 は 立
枯病菌の胞子の発芽と繭糸の成長を抑f 糾し、病害発生を防ぐポテンシャルを持っ
ことが明らかになった。したがって、苗畑の管理及び森林施業におぃては、外生
苗根薗の維持と感染促進に十分配慮すべきであろう。
学位論文審査の要旨 主査 教授 五十嵐恒夫 副 査 教 授 但野 利秋 副 査 教 授 田原 哲士 副査 助教授 矢島 崇 学 位 論 文 題 名
Ecological and Physiological Studies on Ectomycorrhizae of Picea glehnii (Fr ． Schm ． ） Masters （ アカ エゾ マツの外生菌根の生態・生理学的研究）
本綸 文 は7章で 構 成 され 、 衷17、図8、写 真94、引用 文献154.総頁 数129頁の英 文論文である，男IJに参考論文8篇が添えられている。
外生繭根が樹木の生育にヨi要な影lfjを与えることがIリjらかにされ、外国では林 業へのr：′Hが進められている。しかし 、日本では外生前根の研究か進んでおらず、
北 海道の 主要樹穏 であるア カェゾマツ について も菌根の 研究はほ とんど行 われて いな い。本研 究では、 アカエゾ マッらi木の 菌根形成 と繭根か苗木の成長に与える 影響 について 検討する ため、アカエゾマツの外生菌根の生態および生二理について 実験を行い、以下の結果を得たュ
1． 苗郊1（ 名 寄市 ） の アカ エ ゾマツ苗 木275本、林 地（幌加 内町）に 天然更新 し たアカ エゾマツ 実生苗60本 を調査し、 全ての苗 木に外生 菌根菌が 自然感染 して い ること を確認し た。菌根 の也、分枝 などの肉 眼的特徴 及びマン トルやハ ルティ ッヒ ・ネット の構造、clamp−connectionの有無 などの顕徴鏡的特徴から外生苗根 の タイプ 区分を行 った，苗 知1では1〜6年 生の苗木 に5タイプ 、天然林 では2〜5年 生の三起生前に34タイプの外生菌根が認めらh，．た。両調査地の苗木には：ゴセ通する菌 根タ イプはな く、これ は立地環境と林業作業が異なるためであると考えられ゛た。
2．北 海道の各 地の森林 で外生繭 根i籍の可f虍 性があるキノコ頬を採集し、分離 した18和i20繭株をin v吐竺旦で アカエゾ マツ1省木に 接種した。接種6カ月後には 全ての菌の繭糸が根を驪うように゛｜畏していた。根系を鮮細｜に観察した韋吉果、二｜
テ ン グ タ ケ 、 テ ン グ タ ケ 、 ガ ン タ ケ 、 ツ ル タ ケ ダ マ シ 、 シ ー ノ コ ッ カ ム ‐ ゲ オ ー ノ イ ル ム 、 キ ア ブ ラ シ メ ジ 、 ウ ス ム ラ サ キ シ メ ジ 、 ホ ン シ メ ジ 、 ム ク ゲ ヒ ダ ハ タ ケ 、 コ ッ プ タ ケ 、 ヒ メ カ タ シ ！1ウL、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ ロ の12孤141埼 株 は 外 生 菌 根 を 形 成 し 、 イ 口 ガ ッ リ 、 ヒ ナ ツ チ ガ キ 、 ヌ メ リ イ グ チ の3穂3菌 株 は 偽 繭 根 を 形 成 し 、 ホ ン シ メ ジ1みi株 は 内 外 ！ と 繭 根 を 形 成 し た 。 コ シ ョ ウ イ ′/゛ チ と シ メ ジ 屈 の1種 の2 菌株はアカエ ゾマツと詳f根を形成しなか った。
3． よ り 野 外 条01： に 近 い 温 室 内 で 、 テ ン グ タ ケ 、 コ ッ ブ タ ケ 、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ 口 の3薗 株 を 苗 齢2(Agol） 、12（Agc:2） 、24（Age3） カ 月 の ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 に 接 種 し 、 苗 根 の 形 成 状 況 お よ び 薗 根 形 成 が 成 長 に 与 え る 彫 響 に っ い て 検jけ し た 。 接 種15カ 月 後 、 宍 睡 按 弧 の コ ン 卜 ロ ― ‐ ル を 含 む 金 て の 苗 木 に 外 生 繭 根 が 辯 生 し て い た が 、 接 種 し た 菌 に よ る 外 生 菌 根 の 形 成 は 見 ら れ な か っ た 。j妾 種 し た 苗 と 自 然 感 染 し て い た 薗 と の 間 に 競 合 が あ っ た 可 能 性 が 考 え ら れ る 。 菌 根 形 成 か ァ カ エ ゾ マ ツ の 成 長 に 与 え る 彫 響 と し て 、 各iizf聆 の 苗 水 の 乾 燥 璽 ： 毆 と シ ュ 一 卜 の 獲 分 含 鍬 （N，P，K， 〔：a，Mg，Na，Cu，Z｜1，HrI，Fe，Al）、A8e2とAge3の光合成速度．を測定したが、
全ての測定憤 には按孤の布無や薗株による 差は見られなかった．
4． 菌 根 菌19稀22菌 株 と 立 枯 病 原 因 菌3穐 （Fusari．um r() seum Rhizoctonia sola ni，Pythium sp． ） と の 総 当 り 対 峙 培 養 を 行 い 、 外 生 菌 根 菌 と 立 枯 病 ゛ 苗 と の 措 抗 作 用 を 検 討 し た ． 全 て のi街 根 薗 かPythi.um sp． の 菌 糸 の 成 長 を 有 意 に 抑 制 し た 。16奉 瓊17薗 株 がRhizoctonia，sola niの 菌 糸 の 成 亅 旻 を 、12穏14繭 株 かF'u sa rium rose．unの繭 糸の成長を有意に抑制した。
5． 菌 根 菌 あ る い は こ れ ら の 謀fを 按 孤 し た ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 に 立 枯 病 菌 に 対 す る 抗 菌 性 物 質 が 含 ま れ て い る か を 弸 べ た 。 テ ン グ タ ケ 、 ム ク ゲ ヒ ダ ハ タ ケ 、 コ ツ ブ タ ケ 、 ウ ス キ ニ セ シ ョ ウ 口 を 液 体 培 地 で 培 養 し 、 さ ら に こaLら の 薗 を 接 種 し た ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 お よ び 無j嚢 諏 の ア カ エ ゾ マ ツ 苗 木 を 水 耕 栽 培 し た 。 培 養 ま た は 栽 培 後 、ef及 び 培 養 液 、 菌 を 接 龝 し た ア カ ェ ゾ マ ツ の 根 系 、 無 接 種 の ア カ ］ ニ ゾ マ ツ の 根 系 、 及 び そ れ ぞ れ の 水 耕 液 を 抽 出 源 と し て 、 メ タ 丿 一 ル で 抽 出 後 酢 酸 エ チ ル 可 溶 性@i分 と 水 溶 性 画 分 に 分 画 し た 。 ほ と ん ど の 分 両 に 抗 繭 性 物 質 か 含 ヨEれ て い た ， 酢 酸 工 チ ル 可 溶 性 画 分 に つ い て はTLCバ イ オ オ ― ・ ト グ ラ ― ′ ′ イ ― に よ っ て 、
各 抽出 源に 含ま れる 抗菌 性物 質は異 なる こと が明 らかになった。菌根菌は抗菌性 物 質を 生産 する こと によ って 、病原 繭の 胞予 の発 芽と繭糸の成長を抑制している ことカi示唆された。
以上 のよ うに 本研 究は 、苗 畑と自 然林 内に おけ る菌根の形成はアカエゾマツ苗 木 の成 艮と 生残 に重 要な 影響 を与え ぃる こと 、ま た、外生菌根菌には立枯病菌の 胞 子の 発芽 と菌 糸の 成長 を抑 制し、 病害 発生 を防 ぐポテンシヤルを特つことを明 ら かに した 。ま た、 苗畑の轡亜B及び森林施業におぃて外生菌根繭の維持と感染促 進に十分西t！慮すべきであることを提起し、学術的にも、林業上も商くョ甲価される。
よって缶F査貝‑‑ F:ilは、最終試験の結果と合わせて、本論文の提出者カスヤ・マ リア・カタリー・ナ・メグミは博士（農学）の学位を受けるに十分な資格があるも のと認定したっ
