Analysis of supportive bacteria working with endophytic bacteria

• Project/Area Number: 20J40199
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 安田 美智子 東京農工大学, 大学院グローバルイノベーション研究院, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: バイオ肥料 / Azospirillum / miorobiome / イネ / 水田 / 細菌 / 植物微生物相互作用 / 微生物叢 / アンモニア態窒素 / エンドファイト / バクテリア / アンプリコン

Outline of Research at the Start

イネの生長促進細菌Azospirillumはアンモニア態窒素肥料の投与により定着数が減少することが閉鎖系実験で明らかになった。そこで本研究では、水田圃場で栽培したイネの根圏微生物に及ぼす窒素肥料の影響を次世代シーケンサーで解析して、Azospirillumと窒素肥料が根圏微生物に与える影響を明らかにする。さらに、本菌が定着しにくい環境でも協働でイネの生長促進効果をもたらす”サポート菌”を探索して、本菌の効果を安定化させる技術を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、バイオ肥料であるAzospirillum sp. B510（以下、B510株）の植物の成長促進効果を安定化・増強させる機能を示す微生物をB510株のサポーター微生物とし、その探索と同定を試みた。まず、初年度において水田圃場におけるB510株を接種したイネの根圏に生息する微生物叢（細菌および糸状菌）についてアンプリコン解析を実施した。細菌叢解析の結果、窒素無施肥にも関わらず、B510株を接種したイネの根圏細菌の分布は、窒素肥料施肥区に近ずくようにシフトしており、B510株が根圏への窒素供給に貢献していることが示された。また、B510接種区には多くの窒素固定や植物の栄養源を供給する機能を有する細菌が集合してきており、バイオ肥料が根圏に生息する細菌郡に大きく影響することが明らかになった。しかし、糸状菌叢ではB510接種の影響が認められなかった。さらに本研究では、水田土壌で栽培したイネの根からB510株と協働する細菌を多数、単離した。イネの接種試験により、単離した細菌の中からB510株との共接種により、B510株単独接種よりも成長促進を示す細菌を複数見出した。また、これらの細菌についてGUS遺伝子を導入した標識株を作成し、実際にイネに定着することを確認した。今後はこれらの細菌とB510株がどのように植物に影響を及ぼしていくのか、B510株とサポーター細菌の相互作用、B510とサポーター細菌とイネとの相互作用を解析することにより、バイオ肥料と呼ばれる細菌の安定的な作用に貢献することが期待される。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Impact of Azospirillum sp. B510 on the Rhizosphere Microbiome of Rice under Field Conditions (2022)
  • Author(s): Yasuda Michiko、Dastogeer Khondoker M. G.、Sarkodee-Addo Elsie、Tokiwa Chihiro、Isawa Tsuyoshi、Shinozaki Satoshi、Okazaki Shin
  • Journal Title: Agronomy Volume: 12 Issue: 6 Pages: 1367-1367
  • DOI: 10.3390/agronomy12061367
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Biofertilizer Activity of Azospirillum sp. B510 on the Rice Productivity in Ghana (2021)
  • Author(s): Sarkodee-Addo Elsie、Tokiwa Chihiro、Bonney Patrick、Aboagye Daniel Asiamah、Yeboah Alex、Abebrese Samuel Oppong、Bam Ralph、Nartey Eric Kwesi、Okazaki Shin、Yasuda Michiko
  • Journal Title: Microorganisms Volume: 9 Issue: 9 Pages: 2000-2000
  • DOI: 10.3390/microorganisms9092000
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Leaf Bleaching in Rice: A New Disease in Vietnam Caused by <i>Methylobacterium indicum</i>, Its Genomic Characterization and the Development of a Suitable Detection Technique (2021)
  • Author(s): Lai Khoa、Nguyen Ngoc Thai、Yasuda Michiko、Dastogeer Khondoker M.G.、Toyoda Atsushi、Higashi Koichi、Kurokawa Ken、Nguyen Nga Thi Thu、Komatsu Ken、Okazaki Shin
  • Journal Title: Microbes and Environments Volume: 36 Issue: 4 Pages: n/a
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME21035
  • NAID: 130008113077
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rhizobia use a pathogenic-like effector to hijack leguminous nodulation signalling (2021)
  • Author(s): Ratu Safirah Tasa Nerves、Teulet Albin、Miwa Hiroki、Masuda Sachiko、Nguyen Hien P.、Yasuda Michiko、Sato Shusei、Kaneko Takakazu、Hayashi Makoto、Giraud Eric、Okazaki Shin
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 2034-2034
  • DOI: 10.1038/s41598-021-81598-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] The Type VI secretion system involved in the symbiotic interaction between host rice plants and bacterial endophyte Azospirillum sp. B510 (2022)
  • Author(s): Michiko Yasuda, Sachiko Masuda, Akiko Yoshida, Naoko Ohtsu-Okama, and Shin Okazaki
  • Organizer: 微生物生態学会
• [Presentation] Rhizobial responses under Al Stress Conditions associated with Phaseolus vulgaris cultivars (2021)
  • Author(s): Artigas Ramirez Maria Daniela, Espana Mingrelia, Yasuda Michiko, Lewandowska Sylwia, Okazaki Shin, Yokoyama Tadashi, Ohkama-Ohtsu Naoko
  • Organizer: IS-MPMI Congress, eSymposia series, Plant-Microbe Interactions in the Environment ― Navigating a Complex World
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] バチルス属芽胞特異的な植物生長促進効果の探索 (2021)
  • Author(s): 安掛 真一郎, Jean Louise Cocson Damo, 安田 美智子, Fernanda Plucani do Amaral, 頼 泰樹, Gary Stacey, 横山 正, 大津(大鎌) 直子
  • Organizer: 植物微生物研究会 第30回大会
• [Presentation] 細菌エンドファイトAzospirillum sp. B510の感染が圃場で栽培したイネ根圏微生物叢に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 安田美智子, Salkodee Addo Elsie, 常盤千尋, 大津直子, 岡崎伸
  • Organizer: 日本土壌微生物学会2021年度大会
• [Presentation] Azospirillum sp. B510株によるガーナイネの生長促進効果の解析 (2021)
  • Author(s): 常盤千尋, Sarkodee Addo Elsie, 安田美智子, 岡崎伸
  • Organizer: 日本土壌微生物学会2021年度大会