根粒菌と菌根菌の違いを徹底解説！中学生にもわかるポイントと身近な例

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根粒菌と菌根菌の違いを理解する基本

根粒菌と菌根菌は、自然界で植物と微生物が協力して育つ仕組みの代表格です。まず、根粒菌は窒素を大気から取り込み、植物が使える形にして渡します。人間が肥料として使う窒素分の多くは、この協力によって土と植物の間で循環します。根粒菌は特にマメ科の植物と共生して根に小さな腫れを作り、そこに住みつきます。腫れの中で、菌は窒素を窒素分子から取り出す特殊な酵素を使い、窒素を植物へ渡します。植物はこの窒素を成長の材料として使い、葉の緑色を維持します。

一方、菌根菌はリンを取り込むのが得意です。根の外側に広がる細い菌糸を使って、土の中のリン酸を集め、それを根に渡します。リンは植物の成長に欠かせない栄養素の一つで、欠乏すると葉が黄んだり、成長が遅れたりします。

このように、根粒菌と菌根菌は、どちらも“根の助っ人”ですが、役割が違うことで土壌の栄養循環を補完しています。根粒菌は窒素の供給、菌根菌はリンの取り込みを助ける、それが大きな違いの核です。

さらに、宿主となる植物も違います。根粒菌は主にマメ科の植物とペアになり、菌根菌は花や木、草など幅広い植物と共生します。

この点を覚えておくと、自然界での“お互いの役割”がすぐに見えてくるでしょう。

根粒菌の特徴と働き

根粒菌は、空気中の窒素を植物が使える形に変える能力を持つ特殊な細菌です。窒素分子は非常に安定しており、植物が直接取り込むことはできません。そこで根粒菌が活躍します。マメ科の植物の根には根に沿って小さな腫瘤、つまり根瘤ができます。ここに菌が入り込み、酸素の少ない環境の中で窒素固定酵素を使い、窒素ガスをアンモニアなどの形に変えるのです。これを植物が使える形へ転換します。植物は菌に炭水化物を供給してエネルギーを与え、菌は窒素を提供します。

この仕組みは、窒素肥料を投入せずとも作物を育てることが可能になる理由の一つです。

なお、窒素固定は酸素の影響を受けやすく、宿主植物は「血色のような色をしたヘモグロビン様のタンパク質」を使って酸素を調整し、菌が存分に働けるようにしています。

根粒菌は比較的特定の植物とだけ共生することが多く、宿主の植物と菌の相互作用を研究する上で良いモデル生物になっています。

菌根菌の特徴と働き

菌根菌は根と菌糸をつなげて、植物の栄養吸収を拡張します。菌糸の長い網状のネットワークを作り、土の中を探検します。リンは土の中で固く結合しており、植物は直接取りにくいのですが、菌根菌の菌糸はリン酸を捕らえ、根に運ぶのを助けます。さらに水分の取り込み量も増え、乾燥時にも植物が元気を保つ助けになります。また、菌根菌は病原菌の侵入を防ぐ保護膜の役割を果たすこともあります。

この関係は植物が光合成で作った糖を菌へ渡すことで成立します。菌は糖を食べ、リンや水を渡すことにより、相互利益を得ます。

菌根菌には大きく分けて二つのタイプがあり、アーバスキュラー菌根菌（AM菌根）と呼ばれるタイプが広く見られます。AM菌根菌は植物の根の内部に入り込み、樹の細胞の中に複雑な構造を作って栄養交換を行います。

家庭での活用と学びのヒント

普段の生活で、これらの微生物の考え方を学ぶには、土づくりや家庭菜園が最適です。

野菜を育てるとき、窒素不足を感じたら豆科の作物を混ぜる、リンが不足しているときには有機肥料を使う、などの工夫で土の栄養を整えることができます。

表を使って違いを整理すると覚えやすくなります。

また、教科書の説明だけでなく、実際の観察や写真（関連記事：写真ACを三ヵ月やったリアルな感想【写真を投稿するだけで簡単副収入】）を見比べると、根の中の腫瘤や菌糸の存在を想像しやすくなります。

以下に簡単な違い表を置きます。

e>特徴根粒菌菌根菌宿主マメ科多様な植物主な働き窒素固定リンの吸収促進・水分供給構造根に根瘤根の表面・内部に菌糸網エネルギーのやりとり植物が炭水化物を提供植物が炭水化物を提供

ピックアップ解説

友だちと理科の話をしていたとき、根粒菌の話題になった。根粒菌は窒素を空気から取り込む“不思議アイテム”みたいなやつだと感じた。詳しく掘り下げると、窒素は化学的に安定しており、土の中の植物が直接使える形にするには特別な酵素が必要だ。根粒菌はその酵素を使い、腫瘤の中で窒素をアンモニアへ変え、植物に渡す。植物は糖を菌へ渡してエネルギーを提供する。こうして彼らは相互に利益を得る。さらに、菌根菌も加わると、土壌の栄養網はさらに強固になるです。

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