この研究は、中国、フィンランドの研究機関の研究論文です。

掲載誌：Functional Ecology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的：根のまわりの微生物はどう決まるのか

植物の根のすぐ近くの土は「根圏（こんけん）」と呼ばれ、細菌や菌類などの微生物が密集しています。これらの微生物は養分の循環や植物の健康に関わり、森林の働きを支える重要な存在です。木の種類や森の構成によって根圏の微生物が変わることは知られていましたが、その違いがどのような化学的な仕組みと結びついているのかは、森林ではよく分かっていませんでした。

研究チームは、根から出る物質を含む根圏の小さな分子（代謝物）に注目しました。木の種類（マツかフウか）と森の構成（単一樹種の純林か、混ざった混交林か）が根圏の微生物群集や代謝物とどう関連しているか、そして特定の代謝物と特定の微生物の間に結びつきがあるかを調べることが、この研究の目的です。

何を調べたか：マツ林から広葉樹林へ移りつつある森

調査地は中国・南京市の紫金山です。この地域はかつてクロマツなどが植林されていましたが、1982年にマツ材線虫病（マツを枯らす線虫による病気）が確認されて以来、マツが次第にフウ（タイワンフウ、英名スイートガム）などの広葉樹に置き換わり、森の構成が変わってきました。

著者らは、マツ純林、マツとフウの混交林、フウ純林の3種類の森を選び、「純林のマツ」「混交林のマツ」「混交林のフウ」「純林のフウ」という4種類の根圏から合計36の土壌試料を採取しました。根の表面から2ミリ以内の土を集め、細菌と菌類の遺伝子を読み取って微生物の顔ぶれを調べました。さらに、そのうち24試料について、液体クロマトグラフィー質量分析法（土に含まれる多数の化合物を分離して一斉に検出する手法）で代謝物を網羅的に分析しました。

主な結果：純林のマツの根圏が際立って異なっていた

菌類の群集構造は3種類の森の間ですべて異なっていました。一方、細菌の群集構造は主に純林のマツの根圏だけが他と異なっていました。混交林の中では、マツとフウの根圏の間で細菌・菌類ともに違いは見られませんでした。論文は、菌類のほうが樹種構成の変化に敏感に反応する可能性を示唆しています。

遺伝子情報から微生物の働きを推定する解析では、純林のマツから混交林のマツにかけて、セルロースを分解する細菌の割合が11.6％から8.43％へ約27％減り、脱窒（土の中の硝酸などを窒素ガスに変える働き）に関わる細菌が0.57％から0.88％へ約54％増えると推定されました。また、樹木の根と共生する外生菌根菌は、どちらの純林よりも混交林で多いと推定されました。ただし著者らは、これらはあくまで既知のデータに基づく予測であり、確定した機能の変化ではなく仮説を生むものとして扱うべきだと述べています。

根圏からは合計7149種類の代謝物が検出され、脂質の仲間が最も多く、有機酸類がそれに続きました。代謝物の組成も、純林のマツの根圏が他と明確に分かれていました。純林と混交林のマツの根圏の間では約55種類の代謝物の量が異なっていたのに対し、純林と混交林のフウの間では3種類にとどまり、混交林のマツとフウの間では差のある代謝物は見つかりませんでした。

代謝物の組成と微生物群集の構造には、細菌・菌類ともに統計的に有意な対応関係がありました。個別には、脂肪酸が貧栄養環境に適応した細菌のグループ（WPS-2）と、糖の一種スタキオースが脱窒に関わる細菌の属（Reyranella）と、ジペプチド（アミノ酸が2つつながった分子）が菌類のペニシリウム属などと、それぞれ一緒に現れやすい傾向が見つかりました。

この研究が示すこと

研究チームは、樹種の違いが根圏の化学的な環境を通じて微生物群集のでき方と結びついていることを、この結果が示すとしています。森の構成が変わると、根の周りの物質と微生物の顔ぶれが連動して変わりうることを、具体的な物質と微生物の組み合わせとともに描き出した点が特徴です。

同時に著者らは、ここで示されたのは相関関係であって因果関係ではないと強調しています。土の酸性度や有機物、窒素などの性質も森の種類によって異なるため、樹種そのものの影響と土壌の性質の影響を完全には切り分けられず、マツ材線虫病によって森が変わってきた経緯の影響も分離できないと述べています。この研究は、樹木と微生物の関係を根圏の化学物質という視点から捉えるための手がかりを示したものといえます。

著者：Yuemei Zhang（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Junchen Ye（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Yao Kang（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Yangchunzi Liao（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Ziwen Jiao（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Wenjing Meng（Department of Forest Sciences University of Helsinki Helsinki Finland）、Lin Chang（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Bing Liu（College of Landscape Architecture and Horticulture Yangzhou Polytechnic University Yangzhou China）、Yilin Li（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Ziwen Gao（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Ning Li（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Hui Sun（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）、Lin Huang（Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in China, College of Forestry Nanjing Forestry University Nanjing China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Yuemei Zhang, Junchen Ye, Yao Kang, et al. Tree species identity is associated with rhizosphere microbiome assembly via root metabolite‐mediated feedbacks in subtropical forests. Functional Ecology 2026-10-02. DOI: 10.1111/1365-2435.70465. 原著ライセンス：CC BY.