ほとんどの植物は内生菌と共生関係にあり、内生菌なしでは生存できません。
植物と内部寄生菌の間の有益な関連性は何百万年も前から存在しており、それらには驚くべき農業および医療用途がある可能性があるため、現在いくつかの研究の焦点となっています。
しかし、内部寄生菌についてはあまりわかっておらず、科学者は推定種のほんの一部しか分類していません。
内生菌について詳しく知り、内生菌が多くの科学研究の焦点となっている理由と、それらが植物と人間にどのような利益をもたらすかを学びましょう。
内生菌は、宿主植物の組織や細胞内に生息する小さな菌類です。彼らは一生を通して宿主植物の中で生きることもあれば、ライフサイクルの一部だけを生きることもあります。
エンドファイトという言葉は、ギリシャ語で内部を意味する「エンドン」と植物を意味する「フィトン」に由来しています。
内部寄生菌は少し謎です。寄生菌類と同様に、それらは宿主植物に侵入しますが、寄生虫とは異なり、損傷や病気を引き起こすことはなく、その関係は宿主植物に利益をもたらします。
宿主植物と相互に有益な関係にあるため、菌根菌だと思うかもしれませんが、菌根菌とは異なり、宿主なしで簡単に栽培できます。
また、菌根菌は植物の根とのみ相互作用するのに対し、菌根菌は葉、茎、花、種子を含む植物全体の組織や細胞の内部に生息していることもよくあります。
また、宿主植物がストレスにさらされたり、枯れたりすると、一部の内部寄生菌は腐生栄養菌や病原菌になる可能性があります。
オーストラリアの熱帯雨林で採取された培養真菌内部寄生虫、Gary Wilson (ATH) 著
内部寄生菌の種類
内部寄生菌は世界中で見られ、藻類、コケ、草、シダ、低木、一年生植物、樹木など、ほぼすべての植物に内部寄生菌が含まれていることには科学者も同意しています。
内部寄生菌の中には、多くの異なる植物種と関係を形成するものもありますが、特定の植物または植物科に固有のものもあります。
科学者たちは、内生菌を鎖骨頭状と非鎖骨頭状の 2 つの主要なグループに分類しました。これらはさらに 4 つのクラスに分類されます。
鎖骨状のグループは草とのみ共生関係を形成します。クラス 1 内部寄生菌はこのグループに分類されます。
これらの菌類は草種の根茎や新芽の中に存在し、草の種子の中で新しい植物に移されます。
非鎖骨状グループはイネ科植物には見られず、他の種類の植物と関連しており、植物内の位置に基づいて 3 つの大きなクラスに分類されます。
クラス 2 の真菌内部寄生菌は宿主全体に定着する可能性がありますが、クラス 3 は植物の地上部分にのみ存在し、クラス 4 は植物の根にのみ存在します。
内部寄生菌をどのように特定しますか?
内部寄生菌は非常に小さいため、それらを識別する唯一の方法は、植物宿主のサンプルを採取し、それを使用して寒天プレートを使用して菌類培養物を増殖させることです。
次に、この培養物を顕微鏡で研究し、科学者は物理的特徴と DNA を使用して真菌を特定します。
画像（ResearchGate より）
内部寄生菌はキノコを生産しますか?
科学者は内部寄生菌についてまだ学ぶべきことが多く、将来的には一部のキノコを内部寄生菌として分類する可能性があります。
既知の内部寄生菌のほとんどは小さく、他の繁殖方法を使用することが多いため、キノコを生成しません。
植物の生殖構造を利用して新しい宿主に広がるなど、植物と複雑な関係にあるものもいます。
これらの種では、真菌の菌糸が花粉や種子の細胞を含む植物の細胞全体で成長します。
その後、それらは次世代へと成長する種子の中で垂直に伝達されるか、風や花粉媒介者によって植物の花粉とともに他の無関係な植物に水平に伝達されます。
他の内生菌は胞子を生成し、それが風、水、昆虫によって拡散します。
内部寄生菌はどのようにして餌を得るのですか?
内生菌は宿主植物から必要な栄養素を受け取り、その菌糸体はこれらの植物の細胞間および細胞内空間に定着することができます。
地上部分の菌類は栄養素を植物の細胞間液のみに依存しているため、大規模な定着は通常、植物の葉や茎ではなく根で発生します。
これらの部分に定着する菌類は、宿主植物の茎や葉と同じ速度で成長するようです。彼らの菌糸は植物の細胞壁に付着しますが、細胞自体には侵入しません。
しかし、植物の根に定着する内部寄生菌の菌糸は、細胞の間の空間や細胞自体の内部に侵入します。
これらの菌類は、植物の根が地面で遭遇する栄養素と、植物が光合成によって生成する糖にアクセスできます。
すべての真菌は内部寄生菌ですか?
すべての真菌が内部寄生菌であるわけではありません。多くの菌類は、必要な栄養素を得るために他の方法を使用します。
科学者は菌類をいくつかの方法で分類していますが、生存に必要な栄養素をどのように摂取するかに基づいて分類すると、菌類は 4 つのグループに分類されます。
4 つのグループは次のとおりです。
一部の菌類は、必要な栄養素を取得するために複数の方法を使用し、複数のグループの特性を持っています。
たとえば、菌類の中には腐生栄養菌と寄生虫の両方であるものもあれば、宿主の木が枯れるまで菌根性であり、その後胞子を分散させて新しい宿主を見つけるまで腐生栄養菌として生き残る菌類もあります。
真菌は内部寄生菌関係からどのように利益を得ますか?
内部寄生菌の関係は、真菌にとって次のようないくつかの利点があります。
植物は内部寄生菌からどのように恩恵を受けるのですか?
植物は複数の内部寄生生物を宿主とすることができ、さまざまな植物が特定の内部寄生菌と関係を形成し、さまざまな利点をもたらします。
一部の植物の内部寄生菌は、植物を有毒にしたり味を悪くしたりすることで、草食性害虫に対する防御として機能します。
他の例では、内部寄生関係により、植物が干ばつのような極端な条件に対処するのに役立ちます。
内生菌の中には、種子の発芽率を高め、根や新芽の成長を促進するものもありますが、危険な細菌や他の微生物から植物の根を保護するものもあります。
別の言い方をすると、植物の要件に応じて、内生菌は次のようなことを行う可能性があります。
内生菌は善玉菌ですか、悪玉菌ですか?
真の内部寄生菌は善良な菌であり、その多くは有毒な化合物を生成しますが、これらを利用して植物が有害な害虫や細菌を阻止するのに役立ちます。
内生菌が優れている理由はこれだけではありません。これらは植物と人間に他にも多くの利益をもたらします。
これらのいくつかについては、以下のセクションで詳しく見ていきます。
内部寄生菌はなぜ重要ですか?
内生菌が植物と持つ共生関係は、何百万年もかけて微調整され、宿主植物をより強く、より回復力のあるものにしています。
科学者たちは、これらの菌類を特定して理解するために、現代社会において次のような有益な用途がある可能性があるため、継続的な研究を行っています。
- 農業 – 作物に内部寄生菌を導入すると、作物の成長が速くなり、病気への耐性や干ばつ耐性が高まります。
- バイオ燃料 – 一部の内部寄生菌は、バイオ燃料として機能する可能性のある揮発性燃料のような化合物を生成します。
- ファイトレメディエーション – エンドファイトは、植物が有毒化学物質をより害の少ない化合物に分解するのを助ける可能性があり、汚染された土壌の再生に最適です。
- 薬用 – 内部寄生菌は、抗生物質や抗がん剤に広く使用されている生理活性化合物を生成します。また、優れた抗菌性、抗真菌性、抗酸化性、抗菌性も備えています。
- 化粧品 – 一部の内部寄生菌は、フラボノイドと呼ばれる活性化合物を生成します。フラボノイドは、鎮静作用のある抗酸化作用と抗炎症作用があるため化粧品によく使用されています。
- 殺虫剤と抗真菌剤 – 数種類の内部寄生菌は、真菌性疾患を予防し昆虫を阻止するために農作物に使用するために特許を取得した化合物を生成します。
内部寄生菌の例
科学者らは、世界には 100 万を超える真菌内部寄生虫が存在する可能性があり、一部の草には 50 種の異なる種が生息し、熱帯の葉には最大 90 種が生息していると推定しています。
内生菌は多くの科学研究の焦点ですが、依然として多数の植物宿主を分析する必要があり、内生菌の完全な多様性と分布はまだ不明です。
2019 年、Mycospare は、その生態と多様性に関するメモを含む世界的な内生菌のリストを作成しました。
このドキュメントはかなり長く専門的です。そのため、いくつかの例だけが必要な方のために、よく知られている内部寄生菌をいくつか紹介します。
1.ペニシリウム クリソゲナム
アレクサンダー フレミングは、1929 年にペニシリンを生成する内部寄生菌ペニシリウム ノタタム (現在はペニシリウム クリソゲナムとして知られています) を発見しました。
この内生菌は広く分布しており、幅広い条件下で生育し、多くの植物種に定着しますが、屋内や食物上に生息していることもよく見られます。
この真菌は、大量のペニシリンを生成する能力で知られており、200 以上の認識された種を含むペニシリウム属の一部です。
ペニシリンの発見と、細菌感染症と戦うための抗生物質としてのペニシリンの使用は、医師による感染症や病気の治療方法を劇的に変えました。
2. Taxomyces Andreanae
Taxomyces andreanae は、太平洋イチイの木 (Taxus brevifolia) の樹皮の内側に生息している内生菌です。
この菌を発見する前に、科学者たちは、この木が乳がんや卵巣がんの治療に使用できる重要な毒素を生成することを知っていました。
しかし、この木から得られる化合物は低濃度であり、1 人を治療するには 3 本の木の樹皮が必要でした。
それは、宿主の木よりもはるかに高濃度の抗がん化合物を生成するタキソミセス アンドレアナエ菌が発見されるまでのことです。
内生菌のもう 1 つの利点は、分離が容易であり、科学者が研究室で一般的な培地を使用して培養できることです。
実験室条件では、Taxomyces andreanae は 3 ～ 4 日で培地プレートに完全に定着します。
3. Curvularia Protuberata
内生菌の Curvularia protuberata は、イエローストーン国立公園に生育するパニックグラス (Dichanthelium lanaginosum) と共生関係にあります。
相互に有益な関係により、菌類と草は保護され、最高 149°F (65°C) の温度でも生存することができます。
個々には、どちらも 100°F (38°C) を超える温度では生育できません。
しかし、この関係には3番目の要素が関係しています。真菌には、耐熱効果をもたらすために二本鎖 RNA ウイルスが含まれている必要があります。
感染していない真菌には同じ効果はなく、100°F (38°C) を超える温度では死滅します。
興味深いのは、パニックグラスとは関係のない他の植物も、ウイルスに感染した Curvularia protuberata を接種すると暑さから守る効果を経験するということです。
感染したウイルスと草の関係を研究し、保護がどのように機能するかを知ることで、科学者が他の植物が温暖化気候に適応できるよう支援できるようになることが期待されています。
4.ピリフォルモスポラ インディカ
ResearchGate からの画像
Piriformospora indica は、インドのラン植物の根で最初に発見され、多くの注目を集めたよく知られた内部寄生菌です。
この菌根のような真菌は、さまざまな植物の根に定着し、栄養素の摂取、病気への耐性、ストレス耐性、成長の促進に役立ちます。
Piriformospora indica は実験室で簡単に増殖でき、いくつかの基質で繁殖します。
これは多機能な菌類であり、長年の研究により、農作物、園芸植物、薬用植物を含むさまざまな植物の成長と収量を向上させることに成功していることが確認されています。
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最終的な考え
内生菌は宿主植物の内部に生息し、さまざまな利益を提供する代わりに植物から避難所と栄養素を得ます。
内生菌と植物との共生関係は複雑で、数百万年にわたって進化してきました。
ほとんどの内部寄生菌はキノコを生産しません。それらは魅力的で多数の生理活性化合物を提供しますが、私たちの好きな種類の菌ではありません。
私たちのお気に入りの菌類は、美味しいグルメキノコや薬用キノコを生み出す、育てやすい種です。
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