生態系を制御する「キーストーン種」を探す―森林地下の共生ネットワークに潜む「隠れた司令塔」―

2026-10-29 京都大学

京都大学、理化学研究所などの研究グループは、膨大な微生物データから、生態系全体の構造や機能を大きく左右する「キーストーン種」を統計的に特定する解析手法を開発した。日本の冷温帯林で採取した1,270点の植物根サンプルから、1万種を超える真菌・細菌のDNAデータを分析し、植物根内の微生物群集が取り得る状態を「ランドスケープ」として表現。その構造を大きく変える微生物を探索するアルゴリズムをスーパーコンピュータ上で実装した結果、これまで森林生態系で注目度が低かった「内生菌」と呼ばれる真菌が、植物と微生物の共生ネットワーク全体を組み替える重要な役割を担う可能性が示された。本手法は森林だけでなく、農地、水圏、ヒトの腸内細菌叢などにも応用でき、生態系の保全・再生や農業、環境浄化、微生物資源の活用に役立つことが期待される。

生態系を制御する「キーストーン種」を探す―森林地下の共生ネットワークに潜む「隠れた司令塔」―

研究の概念図 ©️京都大学

<関連情報>

森林根圏微生物叢の構成規則を再構築するキーストーン分類群の統計的推論 Statistical inference of keystone taxa reshaping the assembly rules of forest root microbiomes

Mikihito Noguchi, Kenta Suzuki, Hiroaki Fujita & Hirokazu Toju

Nature Communications  Published:28 October 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-78401-3

Abstract

Root-associated fungi and bacteria play pivotal roles in terrestrial ecosystem processes. However, identifying keystone taxa driving below-ground microbial assembly remains a major challenge. Here, we present a statistical framework for identifying microbes that reorganize microbiome assembly. Using 1,270 root samples collected from a cool-temperate forest in Japan, we reconstruct assembly landscapes describing the probabilistic structure of community states. We then find that several endophytic fungi (e.g., Phialocephala and Oidiodendron) are strongly associated with the reorganization of assembly landscape topography along abundance gradients, coinciding with shifts in mycorrhizal symbiosis. Independent datasets from Europe confirm that the highlighted genera are significantly associated with changes in mycorrhizal colonization patterns. Prokaryotic communities exhibit transitions among states characterized by core taxa, Pseudomonadota, or Actinomycetota, strongly associated with abundance gradients of Candidatus Udaeobacter and several endophytic fungi. These findings provide a scalable framework for prioritizing candidate keystone taxa and linking microbiome assembly to ecosystem-scale processes.

1903自然環境保全
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