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グロマリンは、土壌や根の中のアーバスキュラー菌根菌（AM）の菌糸と胞子に豊富に生成される仮説上の糖タンパク質です。グロマリンは、1996年に米国農務省農業研究局の科学者サラ・F・ライトによって提唱されましたが、まだ単離も記述もされていませんでした。[1] この名前は、菌類の目であるグロメラレスに由来しています。AM菌類のほとんどはグロメロ菌門に属します。[2]とらえどころのない[説明が必要]物質で、土壌に接着剤のような効果があると推測されていますが、まだ単離されていません。[3]
定義と論争
特定のタンパク質であるグロマリンは、まだ単離されておらず、説明もされていない。[3]これまで説明されてきたのは、熱とクエン酸を含む抽出プロセスであり、粉砕されたAM菌胞子に対して生成されたモノクローナル抗体Mab32B11に反応する物質を含む混合物を生成する。この物質は暫定的に「グロマリン」と名付けられている。[4]多くの研究室には抗体ベースの分離（ELISA ）を行うための設備がないため、ブラッドフォードタンパク質アッセイに反応する抽出部分を指すために、グロマリン関連土壌タンパク質（GRSP ）と呼ばれる粗混合物が使用されている。理想的なグロマリンタンパク質、抗体反応性抽出部分である「グロマリン」、およびGRSPの間には大きな混乱がある。[4]
「グロマリン」は、1987 年に Mab32B11 ELISA アッセイによって初めて検出されました。この仮説的タンパク質を提唱した科学者 Sarah F. Wright によると、このタンパク質は 1996 年まで抽出されませんでした。その理由は、「研究のためにグロマリンを取り除くには、クエン酸に浸して 250 °F (121 °C) で少なくとも 1 時間加熱するという並外れた努力が必要だったためです。... これまでに発見された他の土壌接着剤では、これほど極端なことは必要とされませんでした。」[1]しかし、2010 年に高度な分析方法を使用して、GRSP のクエン酸加熱抽出手順では腐植物質が共抽出されることが証明されたため、この「接着剤効果」がグロマリンによるものか、この方法で共抽出される他の物質によるものかは依然として明らかではありません。[4]
説明
抽出結果に基づき、ライト氏は「グロマリン分子は鉄やその他のイオンが結合した小さな糖タンパク質の塊です。グロマリンには 1 ～ 9 % の強固に結合した鉄が含まれています。私たちは菌糸の外側にグロマリンがあることを知りました。これが菌糸が自らを密閉し、水分や栄養分を運ぶ仕組みだと考えています。また、グロマリンが土壌粒子間の空気層をまたぐのに必要な強度を与えているのかもしれません」と考えています。
グロマリンがAM菌由来であることを示す他の状況証拠もあります。AM菌が宿主植物のない土壌の培養によって土壌から除去されると、GRSPの濃度は低下します。同様のGRSPの低下は、森林、植林地、農地[5]、および殺菌剤で処理された草地の培養土壌でも観察されています。[3]
グロマリンはGRSPの同義語ではありません。[4]グロマリンはMab32B11抗体に結合するタンパク質であり、GRSPはフミン酸を含む多くの物質を含む粗抽出物です。[4]
GRSPの化学はまだ完全には解明されておらず、グロマリン、GRSP、AM菌類の関連性もまだ明らかではない。[3] [4]菌類におけるグロマリンの生理学的機能も現在研究されているテーマである。[6]
効果
グロマリンは土壌団粒の安定性を高め、土壌侵食を減らすと考えられています。[5]しかし、土壌中のグロマリンは適切に定量化できないため、研究では通常、タンパク質やその他の物質を含む複雑な混合物であるGRSP抽出物を分析します。[4]
タンパク質と腐植物質の混合物であるGRSP [4]は、土壌有機物の重要な成分であり、鉱物粒子を結合させて土壌の質を向上させる働きをします。[1] [3] GRSPは、炭素隔離の潜在的な方法としてなど、炭素と窒素を貯蔵する特性について研究されてきました。[7] [8]採取されたGRSPは生分解するのに7〜42年かかり、菌根菌が存在する土壌炭素の最大30％を占めると考えられています。 GRSPの最高レベルは、ハワイと日本の火山性土壌で見つかりました。[1]土壌中のグロマリンの濃度は、生態系の一次生産性と相関していました。[7]有機物が主な結合剤であるさまざまな土壌で、GRSPと土壌団粒水安定性の間に強い相関関係があることがわかりましたが、そのメカニズムはわかっていません。[3]
参照
参考文献
- ^ abcd コミス、ドン（2002年9月）。「グロマリン：世界の土壌炭素貯蔵量の3分の1が隠れている場所」農業研究：4-7。
- ^ コミス、ドン（1997年10月）。「グロマリン—土壌のスーパーグルー」農業研究：23。
- ^ abcdef Rillig, MC (2004). 「アーバスキュラー菌根、グロマリン、土壌凝集」. Canadian Journal of Soil Science . 84 (4): 355–363. CiteSeerX 10.1.1.319.347 . doi :10.4141/S04-003.
- ^ abcdefgh Gillespie, Adam W.; Farrell, Richard E.; Walley, Fran L.; Ross, Andrew RS; Leinweber, Peter; Eckhardt, Kai-Uwe; Regier, Tom Z.; Blyth, Robert IR (2011年4月). 「グロマリン関連土壌タンパク質には、菌根菌関連ではない耐熱性タンパク質、脂質、腐植質が含まれる」.土壌生物学および生化学. 43 (4): 766–777. Bibcode :2011SBiBi..43..766G. doi :10.1016/j.soilbio.2010.12.010. ISSN 0038-0717.
- ^ ab Rillig, M., Ramsey, P., Morris, S., Paul, E. (2003). 「グロマリン、アーバスキュラー菌根菌土壌タンパク質、土地利用の変化に反応する」.植物と土壌. 253 (2): 293–299. doi :10.1023/A:1024807820579. S2CID 11007821.
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ プリン、ソニア; リリグ、マティアス C. (2007 年 6 月 20 日)。「アーバスキュラー菌根菌タンパク質グロマリン: 限界、進歩、およびその機能に関する新しい仮説」。ペドバイオロジア。51 (2): 123–130。Bibcode :2007Pedob..51..123P。doi : 10.1016 / j.pedobi.2007.03.002。ISSN 0031-4056 。
- ^ ab Treseder, Kathleen K. ; Turner, Katie M. (2007年7月～ 8月)。「生態系におけるグロマリン」。米国土壌科学会誌。71 ( 4): 1257–1266。Bibcode :2007SSASJ..71.1257T。doi :10.2136/sssaj2006.0377。
- ^ King, Gary M. (2011年2月) 。 「炭素浄化のための土壌炭素貯蔵の強化 ：微生物による潜在的貢献と制約」。Trends in Microbiology。19 (2): 75–84。doi : 10.1016 /j.tim.2010.11.006。ISSN 0966-842X。PMID 21167717 。