藤田博昭 生命科学研究科助教と東樹宏和 同教授は、日本全国の農地を対象として、土壌中の細菌および真菌群集の構造（組成）が安定した状態にあるかどうかを俯瞰的に評価しました。
生态系内では、様々な生物种がお互いに関わり合っています。この関わり合いにおける「相性」によって、落ち着きどころよい种组成（「安定状态」）へと生物群集の构造が向かっていくと考えられます。ただ、生物群集の组成が落ち着く先は、1つとは限りません。ボールが凸凹した地形を転がって、别の凹地へと向かっていくように、复数の安定な状态があるかもしれません。こうした复数の安定な状态を、生态学では「代替安定状态」と呼びます。
土壌中の微生物丛（群集）は极めて复雑な研究対象であるため、これまでこの「代替安定状态」の存在について明确に答える试みがありませんでした。本研究では、统计力学のイジングモデルを応用した「エネルギー地形解析」と呼ばれる分析手法を日本全国各地で収集された约1,500土壌サンプルの大规模データに适用し、群集构造と安定性の関係性を明らかにしました。
その结果、细菌および真菌のそれぞれについて、群集构造の代替安定状态の存在を确认することができました。また、こうした土壌微生物の代替安定状态の中には、作物种の健康にプラスに寄与するものとマイナスに寄与するものがあることが示唆されました。つまり、病気が出にくい微生物种の组成で安定した畑と、病気が出やすい微生物种の组成で安定してしまった畑、といった生态系レベルでの机能が异なる代替安定状态が存在することが明らかになりました。
本成果を土台として微生物丛の安定状态に関する知见を深めることで、総合的な农地生态系の管理への道が拓かれると期待されます。例えば、农地土壌を病徴がでにくい安定状态に留めたり、病気が出やすくなってしまった土壌を健全な安定状态へと诱导したりする上で、どういった农地管理が适切であるか、俯瞰的に把握することが可能となります。
本研究成果は、2025年3月6日に、国際学術誌「Environmental Microbiome」にオンライン掲載されました。
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Hiroaki Fujita, Shigenobu Yoshida, Kenta Suzuki, Hirokazu Toju (2025). Alternative stable states of microbiome structure and soil ecosystem functions. Environmental Microbiome, 20, 28.
