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細根は、直径が2ミリメートル以下の植物の根として最も一般的に定義されています。 [1]細根は土壌資源（栄養素、水など）の獲得や資源輸送に機能するため、機能的には植物のシュート系の葉や小枝に最も類似しています。[1]細根の形質は種によって異なり、環境条件に反応します。[2] [3]そのため、細根は植物種の資源獲得戦略と競争力を特徴付けるために研究されています。細根のカテゴリーは、根の直径、根系の分岐階層における位置、および主な機能に基づいて開発されています。細根は共生菌と関連していることが多く、栄養循環や土壌強化などの多くの生態系プロセスで役割を果たしています。[4] [2]
概要
細根は、多くの多年生植物や一年生植物の根系全体の長さの大部分を占めています。[5]細根は年を重ねて成長するにつれて、その機能は主に土壌資源の獲得から植物体の他の部分への物質の輸送へと変化します。[2] [1] [6]細根の主な機能は、その機能特性に基づいて決定できます。[1]
植物種の細根の特徴は、その種の土壌資源獲得のための進化した戦略を示すものと考えられている。[7]ただし、細根の成長と生理機能の特定の特徴は非常に可塑性があり、植物の根が地元の土壌環境の性質に反応することを可能にしている。[2] [3]細根は土壌の栄養パッチに反応することが示されている。[8] [7]反応には、根節の伸長、細根の全長の増加、側根の発生の増加、分岐の増加が含まれる。[8] [9]これらの反応が植物の栄養吸収に及ぼす影響は不明である。[8]複数の生態系タイプと林分齢において、細根バイオマスは土壌深度の増加とともに減少することがわかっている。[7]同様に、細根の窒素濃度は深層土壌ほど低いことが示されている。[7]これらの変化は土壌の性質の垂直方向の変化を反映している可能性があり、浅い土壌は深層土壌よりも利用可能な栄養素含有量が多い可能性がある。[10] [11]細根には側枝の痕跡と思われる特徴が観察されており、一部の細根は落葉性であることを示している。[2]
分類
伝統的に、細根は直径2ミリメートル以下の植物の根として定義されています。[1]このサイズに基づく定義は恣意的であり、解剖学、形態学、生理学、および/または機能に基づいて細根を明確または論理的に定義していません。[2] [5]この定義を使用した初期の研究では、2ミリメートルサイズクラスの根はすべて機能的に同じであると想定されていましたが、その後の多くの研究では、このサイズクラスの根は異なる人口統計学的および機能的特性を持つ可能性があることが示されています。[1]
2 ミリメートルの大きさのクラス内では、根の特性と機能は非常に多様です。これを説明するため、根の生物学者は、根の直径、根の分岐階層における位置、および機能に基づいて細根のサブカテゴリを定義し始めました。
直径ベースのクラス
細根は、グループとして、直径 2 ミリメートルのカットオフによって最も一貫して定義されます。このカテゴリ内の根の特性と機能の多様性、および直径と機能の関係を認識して、最近の研究ではより小さな直径のクラスが使用されています。資源獲得に機能する根のみに焦点を当てた研究では、1 ミリメートルまたは 0.5 ミリメートル未満の根が調査されています。[1]直径が 0.5 ミリメートル未満の根は、「極細根」と呼ばれています。[2] [12]直径などの細根の特性[13]は種によって異なり、異なる種の異なる根のサイズの機能を調べる研究は限られているため、直径に基づく細根のクラスはほとんど恣意的であり、種間の比較を複雑にします。[6] [1]たとえば、直径 2 ミリメートルの細根は樹木に発生する可能性がありますが、多くの一年生および多年生作物種では非常に大きな根になります。[14]
順序ベースのクラス
この分類システムは、根系の分岐階層における根の位置に基づいて根に順序番号を割り当てており、河川の支流を順序付けるHorton -Strahler 方式に基づいています。[15]根系の最も遠位の部分 (根の先端で終わる分岐していない根の部分) は、一次根として分類されます。同じ順序の 2 つの根が収束すると、それらの組み合わせから生じる根に次に高い順序の根が割り当てられます (つまり、2 つの一次根が合併して二次根を形成します)。[2]異なる順序の 2 つの根の部分が出合うと、結果として生じる根には、合併した 2 つの根のうちの高い順序が割り当てられます (つまり、二次根と一次根が結合して二次根を形成します)。[2]この分類システムは、現代の根の研究では一般的であり、多くの研究で、順序によって根を区別すると細根の形質の有意な違いが検出できることが示されています。[1]根の順序とともに増加することが示されている形質には、根の直径、寿命、二次成長などがあり、一方、根の窒素含有量、菌根のコロニー化、およびターンオーバーは、根の順序の増加とともに減少することが示されている。[1]
関数ベースのクラス
このシステムでは、細根は吸収細根と輸送細根に分類されます。 [ 1]吸収細根は主に土壌資源の獲得に機能し、根系の最も遠位の部分（低位の部分）を構成します。[1]輸送細根は吸収細根の合併によって生じるため、根の順序はより高くなります。輸送細根は主に植物材料を輸送し、植物の構造を支えますが、植物材料を貯蔵することもあります。[1]これらの機能クラスは、樹木では視覚的に区別できることが多いですが、作物では区別できません。[14]
エコロジー
菌根菌の共生
樹木では、細根は一般に、アーバスキュラー菌根または外生菌根のいずれかの単一の菌根によって排他的または優勢に定着している。[2]
競争
植物は根のスペースや資源をめぐって周囲の植物と競争することがよくあります。植物の競争能力や競争戦略は、細根とそれに関連する菌根の特性、豊富さ、分布、機能を調べることで判断できます。[2] [16]
物質循環
陸上環境では、細根は土壌から水分と栄養分を吸収し、死滅して分解されると、それらの資源を土壌に戻します。[1]細根はまた、生命の過程とターンオーバー中に、不安定炭素を含む滲出物を放出します。これは土壌有機炭素プールに直接影響を与え、微生物の活動を刺激することで間接的に影響を与えます。[1]そのため、細根は陸上生態系の水、炭素、栄養素の循環に役割を果たしています。[1]森林の炭素と栄養素の循環では、細根の形成、死滅、分解が総純一次生産の20〜80％を占める可能性があります。[6]
土壌強化
植物の根は土壌を支え、傾斜地を安定させ、土壌侵食を制限します。根のサイズ特性、直径は斜面の機械的補強に影響します。[4]土壌の安定性は根の引張強度に依存します。根の引張強度は根の直径が小さくなるにつれて増加するため、細い根は太い根よりも強くなります。[17]
参照
参考文献
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外部リンク
- 細根生態学データベース
- 細根に付着した外生菌根の画像