コラム
農業の救世主「アーバスキュラー菌根菌」とは|増やし方のヒントを紹介!
公開日2021.10.11
更新日2021.10.11

農業の救世主「アーバスキュラー菌根菌」とは|増やし方のヒントを紹介!

農業において最も知られた土壌微生物に根粒菌とアーバスキュラー菌根菌が挙げられます。根粒菌はマメ科植物に共生する細菌(バクテリア)で窒素固定をして植物に利益を与えます。一方、アーバスキュラー菌根菌は陸上植物の凡そ80%に共生する糸状菌で古くはVA菌根菌と呼ばれ、近年になってAM菌やアーバスキュラー菌根菌と呼ばれるようになりました。単純に菌根菌と呼ばれることもあります。アーバスキュラー菌根菌は植物に共生すると、植物とアーバスキュラー菌根菌の両者に利益をもたらし合い、相利共生の関係を築きます。植物からアーバスキュラー菌根菌へは光合成産物を、アーバスキュラー菌根菌から植物へはリン酸や水分などを供給してお互いを支え合っています。そして驚くことに、この共生関係が植物の本来あるべき姿であって、逆に共生関係が築かれていないことが不自然であることがわかっています。今回のコラムではそんな知られざるアーバスキュラー菌根菌と、農業で利用するためのヒントを紹介できればと思います。

菌根菌とは?|外生菌根菌と内生菌根菌

「菌根菌」は菌根を形成する糸状菌のことをいいます。「菌根」は植物の根と菌を合わせた状態のことをいい、根の表面や内部に菌根菌(菌糸)が侵入していきます。よく菌糸という用語を用いますが、「菌糸」は菌根菌が菌根から伸ばす糸状のものでこの菌糸が植物に栄養分や水分を供給したり根の表面に侵入したりします。この菌根菌は植物根の細胞壁に菌糸が侵入しない外生菌根菌細胞壁に菌糸が侵入する内生菌根菌に分けられます。後述するアーバスキュラー菌根菌は内生菌根菌に該当します。

本章では、外生菌根菌と内生菌根菌について紹介したいと思います。

<外生菌根菌>

外生菌根菌は簡単にいえばキノコを形成する菌根菌のことです。おもにマツ科、ブナ科やフタバガキ科など樹木の根に共生し、代表的に取り上げられるのはマツ科が多くなっています。この外生菌根菌は野菜類、作物類や果樹類などとは一般的に共生しないので農業と直接的な結び付きは強くありませんが、林業分野で取り上げられる菌根菌です。皆さんがよくご存じのマツタケは実は外生菌根菌が形成した子実体です。高級食材なのでなかなか食べる機会は少ないかもしれませんが、意外にも身近なところに外生菌根菌がいたことを感じてもらえればと思います。

<内生菌根菌>

内生菌根菌はいくつかに分類されており一般的にはエリコイド菌根菌、アーブトイド菌根菌、モノトロポイド菌根菌、ラン菌根菌、アーバスキュラー菌根菌に分けられます。これらの菌根菌の大きな違いは共生する植物が異なることでエリコイド菌根菌、アーブトイド菌根菌、モノトロポイド菌根菌は一部のツツジ科に、ラン菌根菌はランと共生関係を築きます(ランの中には共生とは呼び難い関係を作るものもあります)。一方でアーバスキュラー菌根菌は被子植物や裸子植物など陸上植物の凡そ80%の植物と共生関係を築くことができます。

農業において活躍する菌根菌はこのアーバスキュラー菌根菌です。次章ではアーバスキュラー菌根菌について解説します。

植物とアーバスキュラー菌根菌の深い関係

糸状菌であるアーバスキュラー菌根菌は被子植物、裸子植物、シダ植物、コケ植物と共生関係を築くことができ、それは陸上植物の凡そ80%*といわれています。このアーバスキュラー菌根菌は4億年前の古代地球より存在していたといわれておりその証明に化石が見つかっています。糸状菌であって植物の根に共生」と聞くと有害土壌病原菌のように思われがちです。例えば、イチゴ萎黄病を引き起こす糸状菌のFusarium属菌や野菜類軟腐病を引き起こす細菌のErminia属菌などが土壌病原菌として産地では大きな被害を与えています。しかしアーバスキュラー菌根菌はそのような被害を与える働きかけは全くなく寧ろ植物に利益をもたらしてくれる非常に有益な土壌微生物です。利益とはどのようなものでしょうか。もっとも注目すべき利益は植物へのリン酸供給です。極端にいってしまえば、多くの陸上植物はアーバスキュラー菌根菌を頼らずして十分なリン酸を吸収することができないのです。とりわけ農地では化成肥料や堆肥というかたちで農作物にとって十分なリン酸が存在しているのでアーバスキュラー菌根菌がいなくても自力でリン酸を吸収することができるのです。ただしこれは植物にとってとても不自然な状況で、あるいは水分吸収能力や耐病性に関しても植物は潜在能力を発揮しきれていない可能性すらあると考えられています。事実、アーバスキュラー菌根菌が共生した植物は耐乾燥性と耐病性が向上することが知られており、この能力を大いに発揮しようと海外の砂漠地域や肥料入手困難な地域においてアーバスキュラー菌根菌導入のための研究と検討が進められています。

アーバスキュラー菌根菌は絶対共生の糸状菌です。簡単にいえば、アーバスキュラー菌根菌は植物と一緒でないと(共生していないと)生きていることができず、このことはアーバスキュラー菌根菌を人工的に増殖させることを困難にしています。しかし近年アーバスキュラー菌根菌を培養(純粋培養)する技術が発表され、今後農業資材化し販売されることが期待されています。

*アーバスキュラー菌根菌は被子植物を含む多くの植物に共生できますが通例的にアブラナ科・アカザ科・タデ科など一部の植物とは共生関係を築かないことが知られています。

枯渇するリン酸

農林水産省による*と、日本はリン鉱石の全量を輸入に頼っておりその主要輸入国は南アフリカ共和国、ヨルダン、中国と続いてこの三か国で凡そ75%を占めています(ただしリン鉱石資源自体は中国、アメリカ、モロッコで70%以上が産出されているようです)。リン酸アンモニウムに関しては中国、アメリカと続いておりこの二か国で凡そ98%とほぼ全量が輸入されている状況です。つまり日本のリン酸肥料供給態勢は中国とアメリカに依存しきっており、万が一にも国際情勢が思わしくない状況になり輸入が滞ると日本農業も窮地に立たされてしまいます(もっとも先に食糧輸入で問題が発生すると思いますが)。事実、2008年に肥料価格が高騰し当時中国の四川省で発生した大地震が要因であるといわれましたが、同時に機運を迎えていたバイオ燃料資源の増産なども重なって肥料需要が高まり価格高騰になったことが記憶に新しいです。

話が反れてしまいましたが、リン酸は埋蔵量が少ないことが試算されています。2021年の資料ではリン鉱石の埋蔵量は約290年分とされています。今後の世界人口増加に伴う食糧増産を慮るとさらに短縮されることが推察されます。また、リン酸肥料は土壌pHが酸性化してくると鉄やアルミニウムと結合して難溶性リン酸となって植物に吸収されにくくなるため農地では多投される傾向にあります。つまり食料増産の裏で過剰投与の農地が広がれば広がるほどリン酸施用量の傾きが大きくなることが考えられ、枯渇へのスピードが試算よりも上がってくると考察できます。またあるいは、地球温暖化に起因する酸性雨が土壌pHを下げる要因になっていることをリン酸枯渇と関連づけると少し危機感が身近になりそうです。

*肥料をめぐる事情(平成29年10月版)および肥料をめぐる情勢(令和3年4月版)を参照

アーバスキュラー菌根菌を使った未来の農業

農業の未来像は描く人によって異なることは当然です。でもその未来像のなかに有用土壌微生物であるアーバスキュラー菌根菌を有効活用した菌根菌農法なるものがあってもよいのではないでしょうか。菌根菌農法についてはそれほど難しく考える必要はなく、土壌にアーバスキュラー菌根菌が住みやすい環境を作ってやれば少しずつ増殖していくので農作物はその恩恵を受ければよいのです。そのためには植物がアーバスキュラー菌根菌と共生しやすい状況を準備してあげることが大切です。最近の農地はリン酸過多や殺菌剤の影響でアーバスキュラー菌根菌が住みにくい土壌環境であるといわれていますが人間が少し工夫してやれば共生の確率が高まります。工夫という簡単な言葉で表現しましたが、たとえば近年になって開発された菌根菌普及のための技術がそれを可能にしています。

本章では、アーバスキュラー菌根菌を効率的に植物に共生させて未来の農業へのヒントを紹介できればと思います。

<アーバスキュラー菌根菌の住みやすい土壌環境づくり>

  • 土壌中のリン酸量を少し減らす

アーバスキュラー菌根菌は土壌中のリン酸含量が多いと殆ど活動しないことが明らかになっています。アーバスキュラー菌根菌が植物と共生する条件のなかに植物から分泌されるストリゴラクトンという物質の存在があります。ストリゴラクトンは土壌中のリン酸含量が多いと分泌が抑制されアーバスキュラー菌根菌は植物根を認識できない状態になってしまいます。前章でも紹介したように、将来のリン酸安定供給が危ぶまれるなかアーバスキュラー菌根菌を利用することは貴重なリン酸を無駄なく利用できる可能性を秘めていることもこの試みでは重要な判断材料です。

  • 土壌中に炭化材を含ませる

ここでいう炭化材とは木炭、竹炭、もみ殻燻炭など農業有機的に存在するものをいいます。炭はアルカリ性を示す多孔質の物質で、この環境は菌根菌にとって最適であり胞子を作り増殖するための拠点となります。実際に、アーバスキュラー菌根菌を施用した土壌に炭を含ませる場合と含ませない場合とでイチゴの生育の違いをみている研究報告があり、炭を含ませた方が統計的によく共生したと結果がでています。さらにこの研究報告ではイチゴの一果当たりの果重が炭を含ませた方が統計的に重くなっていることも報告しています。

<アーバスキュラー菌根菌の効率的な共生方法について>

  • 土着のアーバスキュラー菌根菌を当てにせず、微生物資材メーカーが選抜した有能なアーバスキュラー菌根菌を利用する

アーバスキュラー菌根菌はどこにでもいる菌といわれており条件が整えば植物と共生することができます。しかしこのどこにでもいるアーバスキュラー菌根菌の全てが有能であって植物に恩恵をもたらしてくれるとは言い切れないようです。例えばグロムス属やギガスポラ属に分類されるアーバスキュラー菌根菌は菌根菌資材として利用されるほど植物に対して有効的とされていますが、土着のアーバスキュラー菌根菌は比較的に有効効果が低いといわれています。土着のアーバスキュラー菌根菌に代わって微生物資材メーカー選抜のアーバスキュラー菌根菌を施用することで共生後に植物にとって有利に働く効果が大いに期待できます。

  • 生菌製剤を利用する

生菌製剤は従来の菌根菌資材よりもアーバスキュラー菌根菌が植物に共生する確率を高めています。つまりは共生条件が従来よりも緩和されたことが生菌製剤の有利な点で、このことは農作物に対する共生有無のバラツキを小さくすることができるようになったといえます。また共生までの時間が短縮され、これまで一週間以上の時間を要していたところを生菌製剤は早くて24時間で植物と共生することができるといわれます。

オススメの生菌製剤|キャンディダパラプシローシス生菌製剤

キャンディダパラプシローシス生菌製剤は農業用微生物製剤です。アーバスキュラー菌根菌が農作物の根に共生して菌糸を伸ばすことでリン酸や水分を効率よく吸収し、根張りを良くします。農作物の生育促進・収量増加・土壌改良に効果を発揮します。

 

 

農業を救うアーバスキュラー菌根菌

アーバスキュラー菌根菌は植物にリン酸を供給してくれます。農業のリン酸供給は今後雲行きが怪しくなりそうです。雲行きが怪しいにも関わらず食糧増産やリン酸多投の影響で益々リン酸が必要になりそうです。この状況を救ってくれる最有力候補はアーバスキュラー菌根菌です。ここまで紹介させていただいたようにアーバスキュラー菌根菌はリン酸供給のほかに耐乾燥性、耐病性、収量増加が期待できるとても有能な土壌微生物です。本コラムでは菌根菌農法と銘を打たせていただきましたが、将来の農業を救うものこそアーバスキュラー菌根菌といっても過言ではないと筆者は考えています。

今回のコラムが皆様のお役に立てば幸いです。

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