| Project Area | Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont |
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| Project/Area Number |
21H05152
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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 | Ishikawa Prefectural University (2022-2023)
Nara Institute of Science and Technology (2021) |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 陽介 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 招へい教員 (00808264)
杉田 亮平 名古屋大学, アイソトープ総合センター, 講師 (60724747)
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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 |
¥52,390,000 (Direct Cost: ¥40,300,000、Indirect Cost: ¥12,090,000)
Fiscal Year 2023: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
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| Keywords | 植物微生物相互作用 / 蛍光イメージング / RIイメージング / 画像解析 / 生体イメージング / 画像データ解析 / 植物超個体 / ライブイメージング / 植物表現型定量技術 / 超個体 |
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| Outline of Research at the Start |
野外環境において植物は、多様な微生物と共存する拡張された個体「超個体」を構築し、高い環境適応能力を獲得する。この過程において、植物は、葉圏・根圏での局所的な微生物情報を個体全体で統合し、地上部-地下部の器官機能を連動させると考えられるが、この部分-全体での動的な植物応答を体系的に理解する実験系は未だ確立されていない。本研究では、植物-微生物相互作用、地上-地下物質輸送、器官成長といった「植物と微生物の超個体化」を読み解く鍵となる現象を、時系列を追って包括的かつ高解像度で可視化する研究プラットフォーム「超個体イメージャー」を構築し、本研究領域の掲げる「植物超個体機能学」の推進に貢献する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Plants form a "superorganism" through interactions with diverse microorganisms, adapting to natural environments. It is believed that interactions with microorganisms induce dynamic changes in plant physiological responses, which lead the establishment of this superorganism; however, until now, technologies to visualize this process had not been established. This study focuses on the interactions between roots and microorganisms in the soil environment, constructing a "superorganism imager" that non-destructively visualizes variations in gene expression, life dynamics, and material transport of roots and microorganisms. The observation technology developed in this research is expected to serve as a foundational technology for elucidating the rhizosphere superorganism phenomena initiated by various plant-microbe interactions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年の研究から、植物の根は様々な土壌微生物と共存関係を構築していることが見出されている。一方、土壌という隠れた空間のなかでの根と微生物との相互作用を実際に可視化する技術は非常に乏しかった。本研究では、新たな観察ディバイスの構築、さらには、可視光と放射線という性質の異なる光を検出する新たな実験系を立ち上げることで、土壌空間での、根と糸状菌の相互作用や物質輸送の実態を見出す研究手法を確立した。本研究の成果は、今後、様々な植物と微生物との共存関係を理解するための研究基盤となることが期待される。
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