Adaptation of plants to nutrient deficiencies through the establishment of a plant-microbe holobiont
| Project Area | Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont |
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| Project/Area Number |
21H05150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
晝間 敬 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20714504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 良弘 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20398390)
田畑 亮 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥49,400,000 (Direct Cost: ¥38,000,000、Indirect Cost: ¥11,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
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| Keywords | 超個体 / 内生糸状菌 / 細菌群 / 窒素枯渇 / 安定同位体 / トリプトファン / 二次代謝物 / 根圏微生物 / 植物栄養 / 器官間コミュニケーション / トレードオフ突破 / 共生 / 病原 / イメージング / 窒素輸送 / 硝酸トランスポーター / Colletotrichum / トレードオフ打破 / シロイヌナズナ / 内生菌 / 病原菌 / 超個体化 |
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| Outline of Research at the Start |
植物は葉圏・根圏に内包される多様な微生物と相互作用しており、それらの微生物と協働することにより、様々なストレス環境へと適応している。 本研究は、植物と糸状菌・細菌から構成される根圏微生物集団との間の協働（共生）を促すことにより植物の貧栄養環境適応能を飛躍的に向上させることを目指す。同時に、根圏微生物集団の根感染が植物の個体生長を促す分子基盤を根と地上部間での器官間コミュニケーションに着目することで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の成長を実験室だけでなく圃場環境でも促進する糸状菌Colletotrichum tofieldiae (Ct) のCt4株について、その植物成長促進機構を探索した。本年度は、Ct4株の窒素が枯渇した環境下での植物成長促進効果を探るため、安定同位体15Nでラベルした硝酸を菌糸に与え、15Nが植物へと供給されるかどうかについて詳しく調査した。その結果、Ct4株は近縁のC. incanumと比較して顕著に15Nを植物へと供給することが判明した。一方で、この15N輸送にシロイヌナズナの硝酸トランスポーターNRT2.1/NRT2.2/NRT2.4/NRT2.5は必須ではないことが判明した。次に、リン欠乏環境においては植物のトリプトファン由来の二次代謝物がCtの過剰増殖を抑え共生関係を維持するためには必須であることが先行研究により明らかになっている。一方で、窒素枯渇条件ではCtは該当二次代謝物が欠損した変異体においても若干の低下は認められるものの植物成長を促し、Ctによって根圏に誘引される細菌群の1種がいると野生型と遜色ないレベルで植物成長を促すことが判明した。さらには、Ctはアブラナ科植物だけでなく、キク科のレタスの植物成長促進を窒素枯渇かつ有菌条件では促すことが明らかになった。以上から、窒素枯渇条件で他の微生物が存在する環境では、植物のトリプトファン由来の二次代謝物は必須ではないことが示唆され、この栄養依存的かつ微生物依存的な仕組みがCtがアブラナ科植物を超えて植物成長を促すことができる基盤であることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(30 results)
