菌根菌のリン酸供給活性指標としてのポリリン酸

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要約

アーバスキュラー菌根菌の菌糸や胞子、および菌の共生する植物根中のポリリン酸を測定する方法を開発した。菌根菌の共生した植物根のポリリン酸含量は菌から植物へのリン酸供給活性指標として利用できる。

• キーワード:菌根菌、ポリリン酸、ポリリン酸キナーゼ(PPK)、リン酸供給活性、永年草地
• 担当:畜産草地研・草地生態部・土壌生態研究室
• 連絡先:電話0287-37-7227、電子メールrotm@affrc.go.jp
• 区分:畜産草地、共通基盤・土壌肥料
• 分類:科学・参考

背景・ねらい

アーバスキュラー菌根菌(以下、菌根菌)は植物の養分吸収を助ける共生微生物である。特にリン酸吸収を促進することから農業上の応用が期待されている。しかし絶対共生菌であるためにその生理活性の評価は難しく、また植物根同様に土壌中のリン酸を吸収していることから、実際に菌がどれだけ植物のリン酸吸収に寄与しているか明らかではない。
そこで菌根菌が土壌からリン酸を運ぶ形態と考えられているポリリン酸に着目し、微量な菌根菌菌糸中のポリリン酸測定法を開発した。菌根菌が共生していない植物にはポリリン酸は低濃度でしか含まれていないことから、ポリリン酸を指標とした菌根菌のリン酸供給活性の評価を試みる。

成果の内容・特徴

• ポリリン酸抽出法の最適化によって、ポリリン酸の微量定量法であるPPK(ポリリン酸キナーゼ)法を菌根菌に応用することが可能となった(図1)。これにより微量な菌糸(数mg)や菌根菌の共生した植物根(数十mg)のポリリン酸を定量できる。
• 植物根内の菌糸(内生菌糸)のポリリン酸のうちPPK法で測定可能なものの鎖長は、土壌中の菌糸(外生菌糸)や胞子に含まれるポリリン酸に比べて短い。このことは「菌根菌はリン酸をポリリン酸の形で運搬し、植物根内で分解して宿主に供給する」という従来のモデルを支持する。
• 菌根菌のポリリン酸合成速度は、他の微生物と比較しても非常に速く、リン酸欠乏状態の菌根菌菌糸にリン酸を与えると3時間以内に著量のポリリン酸が蓄積する(図2)。
• 菌根菌の共生する植物根内の、PPK法で測定可能なポリリン酸量は感染根重(全根重に感染率をかけたもの)と非常に高い正の相関を示す(図3)。またPPK法で測定可能な菌根内ポリリン酸量とその代謝回転速度から計算される値は植物の総リン酸吸収量から推定した菌根菌のリン酸供給速度とよく対応する(表1)。
• これらの結果から、ポリリン酸は菌根菌のリン酸供給活性を評価するための指標物質として有用であると考えられる。

成果の活用面・留意点

• PPKは市販されておらず、大腸菌より精製する必要がある。
• PPK法では残基数20以上のポリリン酸が高感度で定量できる。10-20残基のポリリン酸は反応性が悪く、10残基以下のものはほとんど反応しない。
• 本試験は宿主にタマネギを用いたものだが、草本類一般に適用可能である。
• ポリリン酸の蓄積パターンは菌根菌の種類によって異なるので、様々な種類の菌根菌が混在する野外のサンプルに応用するには、ポリリン酸の動態を菌の種類ごとに比較検討することが必要である。

具体的データ

その他

• 研究課題名:パイオニア植物におけるVA菌根菌の機能解明とその利用技術開発
• 予算区分:新技術創出、所特定
• 研究期間:1999～2003年度
• 研究担当者:大友 量、斎藤雅典
• 発表論文等:1) Ohtomo et al. (2004) Anal. Biochem. 328:139-146.
                    2) Ezawa et al. (2003) New Phytol. 161:387-392.