木と微生物の共生～根圏を知ることで土中の多様性を知る
〇根圏とは
そもそも根圏とは植物の根とそれを取り囲む土壌との間の極めて狭い空間のことを指します。この空間では無数の微生物、小動物などが活発に活動し、植物への養分補給、資源の循環や環境ストレスの緩和などさまざまな働きを担っています。根圏に生息する微生物が植物と共に進化し、農業生産や自然生態系の維持に重要な役割を果たしていることが、近年の根圏研究の進展によって明らかになってきました。
〇木が微生物を制御する
一般的に、根圏には根から放出されるさまざまな成分 （糖、アミノ酸、有機酸など） をエサとする細菌、カビ、放線菌などの微生物が集まってきます。これら放出成分の種類や量を調節することで、植物の生育に有利な微生物を選択的に増やすことができます。たとえば、フラボノイドと呼ばれる化合物の放出によって、根粒菌やアーバスキュラー菌根菌と呼ばれる特定の微生物種が植物の根に寄生・共生を始め、窒素やリンなどの栄養分を植物側に供給してくれるようになります。植物の生育にとって重要な窒素成分はさまざまな形態で土壌中にも存在しますが、酸素の濃度など、根の周辺環境を調節することで窒素変換を行う特定の微生物を増殖させ、植物が栄養源として利用しやすい形態に変えることができます。それ以外にも、植物の生育に必要な鉄などの微量成分を集める微生物を優先的に根圏で増殖させることで、周辺の有害な生物を鉄欠乏状態にして活動できなくしてしまうこともできます。また、植物病原菌を殺す成分を放出したり、病原菌と競合関係にある微生物を優先的に増殖させたりすることで、病原菌の根への感染や病気の発生を抑えることができます。植物側の病害虫に対する防御反応を活性化させ、根だけでなく地上部の被害を予防・軽減してくれる根圏微生物の利用も報告されています。
〇根圏も多様性
しかし、植物が根圏の微生物をすべて制御できるわけではなく、土壌の性質、植物の種類や品種、生育環境（気象、栽培条件）などの違いによって、根圏で増殖できる微生物の種類はそれぞれ変わってきます。とくに土壌の役割は重要で、その物理化学的性質により根圏微生物の種類や数が制約されたりします。植物の種類も重要で、根の形態や根の放出成分がそれぞれ異なるため、優先的に増殖できる微生物の種類も異なります。空気中の窒素を固定して栄養源として供給してくれる根粒菌は、マメ科植物など数種の植物とだけ共生できます。イチゴでは土壌の種類に左右されず、ほぼ同じ微生物種が根圏で増殖・定着することが報告されています。品種の違いも重要で、たとえばトウモロコシでは、品種間で根圏微生物の種類に大きな違いがみられ、この違いが収穫量や生育速度に影響しているという報告があります。植物どうしの相互作用も重要で、異なる植物種を混合して栽培する条件では、さまざまな成分が根から放出されるため、多様な種類の微生物が根圏で増殖し、結果的に病害虫の発生が抑えられることが報告されています。
これら植物―微生物間の相互作用は、自然の生態系の中で共に生存競争を勝ち抜くために進化した結果と考えられます
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