ねじ花でフィールド探究！

やれやれ、すこし休ませてくださいな、とチョウ。

どうぞ、どうぞ、卵を産んでこられましたか、さぞかしお疲れのことでしょう、

蜜もたっぷりだしております、ゆっくり休んでいってくださいな、

そのかわり、花粉を届けてくださいよ、ともじずり。

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そんなことを言ったか言わないか、このあと、チョウの助けを借りて、ねじ花も種をつけます

とっても小さな種です。

超超未熟児です。

栄養も持っていません。

しかし、自然の中には、この種に栄養を与えて発芽を助けてくれる助っ人が存在するのです。

、、、、、、、、、、、、、、繁森 有紗さん（茗溪学園高等学校）がその秘密を解き明かそうと試みたのだそうです、

野生ランは、生育地から移し替えても長持ちしないとも言います。彼女のフィールド探究レポート、おもしろいですよ。、、、、、、、、

農芸化学@High School
ネジバナと菌根菌の関係を探るネジバナの種子を発芽させるにはどうすればよいだろうか
繁森 有紗
茗溪学園高等学校
Published: 2017-11-20
本研究は，日本農芸化学会2017年度大会（開催地：京都女子大学）の「ジュニア農芸化学会」で発表された．菌根菌は植物と共生する菌類で，陸上植物の80％以上と共生関係にある．本研究は，菌従属栄養植物であるラン科のネジバナ（Spiranthes sinensis）の種子が，その発芽に必要な菌根菌と共生するイネ科のオヒシバ（Eleusine indica）の側で発芽して生育したことを植生調査，発芽試験，菌根菌同定といった実験で提示し，菌根菌を介した植物間コミュニケーションを示したものである．
© 2017 Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry
© 2017 公益社団法人日本農芸化学会
本研究の目的・方法および考察
【目的】
菌従属栄養植物は菌根菌がいないと有機物合成や発芽ができない．そのため，菌根菌に共生してもらい，菌根菌に有機物を作ってもらって生きている(1)1)?小川　眞編：“作物と土をつなぐ共生微生物-菌根の生態学-”，社団法人農山漁村文化協会，1987.．菌従属栄養植物の一種であるネジバナの種子は，翼部分を除くと長径が0.15～0.20?mmと非常に小さく，発芽に必要な栄養分をもっていない．そのため，ラン菌（ラン科植物に寄生する菌根菌）が寄生しないと発芽できない(2)2)?山本真紀編：“「共生」に学ぶ-生き物の知恵-”，裳華房，2005.．以上の背景から，ネジバナがどのような環境に生息しているのかを調査し，ネジバナ種子を発芽させる能力のある菌根菌を見つけ出し，ネジバナの発芽条件を明らかにすることを目的とした．

【方法】
第一に，植生調査を行い，ネジバナの生息地と周辺の植物との関係を調べた．第二に，植生調査よりネジバナとの関係性が高いと考察された植物から菌根菌を単離してネジバナ種子の発芽試験を行い，その菌がネジバナ種子を発芽させることに関与しているかを調べた．
1.?植生調査
茨城県つくば市の赤塚公園内47地点で植生調査を行った．調査地点において1?m2内に1～4本ネジバナが存在していた地点を単生地，5本以上存在していた地点を群生地とした．調査地点では，単生地においても群生地においても1本のネジバナを中心に30×30?cm2の方形枠を置き，枠内の植物の被度を調査し，種別の優占度を求めた．優占度の算出方法は次式のとおりである．
· ①被度の相対値は，オヒシバの被度合計を10として計算．
o （被度の相対値）＝（被度合計）×10／（オヒシバの被度合計）
· ②頻度の相対値は，調査区数を10として計算．
o （頻度の相対値）＝（出現した区画数）×10／（調査区数）
· ③①と②用いて優占度を計算．
o （優占度）＝①（被度の相対値）＋②（頻度の相対値）
2.?菌の単離
植生調査の結果，群生地での優占度が第1位と第2位のオヒシバとウラジロチチコグサを，ネジバナが生息していない地域から採取した．オヒシバは茗溪学園の第二食堂前で，ウラジロチチコグサは赤塚公園で採取した．採取したオヒシバとウラジロチチコグサの根から菌を分離した．
· ①根をよく洗い，根の先端5?mmを切り取った．
· ②マイクロチューブに切った根を入れ，無菌水1?mLを加え混和した後，5,600×gで2分遠心分離を行い，上清を取り除いた（2回繰り返す）．
· ③1?Mの次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素0.5％）1?mLを加え2分間混和した後，5,600×gで2分遠心分離を行い，上清を取り除いた．
· ④無菌水1?mLを加え混和した後，5,600×gで30秒遠心分離を行い，上清を取り除いた．この作業を4回繰り返した後，最後に無菌水を1?mL加えた．
· ⑤表面殺菌をした根を，グルコースを除いたポテトデキストロース培地（PDA培地）に接種した．
· ⑥25°C明所で1週間培養した後，発生した菌糸を白金耳で掻き取り別の培地に植え替えることを繰り返した．
3.?発芽試験
ネジバナの種子を殺菌して播種した(3)3)?植竹ゆかり：“ネジバナ種子の共生発芽における2核Rhizoctonia AG-Cの侵入と菌毬形成”，財団法人日本きのこセンター菌蕈研究所研究報告，28，307 （1990）.後，オヒシバとウラジロチチコグサから単離した菌根菌を接種して発芽試験を行った．ネジバナ種子が共生発芽する菌根菌の一種であるEpulorhiza repensをポジティブコントロールとして用いた．
· ①種子（0.1?mL容）に無菌水1?mLを加え混和した後，5,600×gで2分遠心分離を行い，上清を取り除く作業を2回繰り返した．
· ②1?Mの次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素0.5％）1?mLを加え2分間混和した後，5,600×gで2分遠心分離を行い，上清を取り除いた．
· ③無菌水1?mLを加え混和した後，5,600×gで30秒遠心分離を行い，上清を取り除いた．この作業を4回繰り返した後，最後に無菌水を1?mL加えた．
· ④マイクロピペットを使いオートミール培地に殺菌種子混濁液を100?µL播種した．
· ⑤25°C暗所で1週間培養したのち，菌根菌を培養している寒天培地を5?mm角に切って接種した．

【考察】
植生調査の結果より，ネジバナの自生地における優占種はオヒシバとウラジロチチコグサであると考えた．この2種の内生菌根菌を用いた発芽試験の結果，オヒシバから単離された菌根菌にはポジティブコントロールと同様の発芽率を示すものがあった．しかしながらウラジロチチコグサから単離された菌根菌にはネジバナ種子を発芽させる能力が見られなかった．このことから，ある特定の菌根菌がいることがネジバナ種子の発芽条件の一つであることが考えられた．また，オヒシバの根にはネジバナ種子の発芽能力がある菌根菌が共生しているために，ネジバナの自生地とオヒシバの自生地が重なっているという結果が得られた可能性が考えられた．
本研究の意義と展望
本研究では，オヒシバから菌根菌を単離し，その菌の寄生によりネジバナの種子が発芽することを実証した．ネジバナの生息地において優占度が高かった2つの植物に注目してネジバナとの関係性を仮定したが，マクロレベルの植生の実態とミクロレベルの菌根菌による種子の発芽という2つの事実がつながったところに，本研究の意義があると考える．すなわち風で散布されたネジバナの種子のうち，オヒシバの近くに着地したネジバナの種子が高い確率で発芽し生育するために，2つの植物の頻度が同調するという仮説の提示である．
今後は，ウラジロチチコグサの菌根菌での追試を含め，よりさまざまな種類の菌根菌での検証実験が必要である．発芽率の比較を行い，自然界での菌根菌の寄与率が菌の種類によってどのようになっているのかを明らかにできると，なお一層自然の理解につながると考える．

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中学国語三年生の教科書に採用されてもいいレベルだと思いましたよ。