マメ科植物および非マメ科植物における種特異的な窒素吸収能力

Species-specific nitrogen resorption proficiency in legumes and nonlegumes.

• Shimpei Oikawa
• Yusuke Matsui
• Michio Oguro
• Masanori Okanishi
• Ryo Tanabe
• Tomoki Tanaka
• Ayaka Togashi
• Tomoyuki Itagaki

抄録

消化した葉からの窒素（N）再吸収は、植物が N を再利用することを可能にし、それによって環境からの現在の N の取 り込みへの依存度を低下させる。したがって、N の再吸収は、特に低 N 供給下で生育する植物の生存と適性に重要である。我々は、大気中の N を固定するマメ科植物では高い N 再吸収が進化していないという仮説を検証するために、日本の温帯地域のマメ科植物 25 種および非マメ科植物 25 種の退化葉からの N 再吸収を調査した。この仮説を裏付けるように，マメ科植物では非マメ科植物よりも産卵葉 N 濃度が高かったが，グループ間ではかなりの重複が見られた。マメ科植物では，特に葉のN濃度が高い種では，マメ科植物の発芽葉N濃度が高いほど，発芽期に吸収された葉のNの割合が低くなることがわかった。階層的分割分析によると，マメ科植物の機能群（マメ科植物/非マメ科植物）の寄与は小さいのに対し，マメ科植物の寄与は大きかった。この研究により、マメ科植物は落葉した葉からのNの吸収に長けているわけではなく、N固定化がN吸収の最も重要な決定因子ではない可能性があることが明らかになった。

Nitrogen (N) resorption from senescing leaves enables plants to reuse N, thereby making them less dependent on current N uptake from the environment. Therefore, N resorption is important for survival and fitness, particularly for plants growing under low N supply. We studied N resorption from senescing leaves of 25 legumes and 25 nonlegumes in a temperate region of Japan to test the hypothesis that high N resorption has not evolved in legumes that fix atmospheric N. The extent of N resorption was quantified by N resorption proficiency that is measured as the level to which leaf N concentration was reduced during senescence, i.e., the lower the senesced leaf N concentration, the lower the N loss through leaf fall and higher the N resorption proficiency. In support of the hypothesis, senesced leaf N concentration was higher in legumes than in nonlegumes, but there was considerable overlap between the groups. The higher senesced leaf N concentration of legumes was associated with a lower proportion of leaf N resorbed during senescence, particularly in species with higher leaf N concentrations. According to a hierarchical partitioning analysis, there was a large contribution of species to the total variance in the senesced leaf N concentration as opposed to a minor contribution of functional group (legume/nonlegume). This study reveals that legumes are not proficient at resorbing N from senescing leaves but that N-fixation might not be the single most important determinant of N resorption.