メタゲノム解析とQTL解析から探る，植物-土壌微生物群集相互作用機構
| Project/Area Number |
21K14763
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 38020:Applied microbiology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
番場 大 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (70898288)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 植物-微生物相互作用 / 微生物群集 / QTL解析 / ミヤコグサ / メタゲノム / 生物間相互作用 / メタゲノム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
土壌微生物群集は植物の生産性に大きな影響を与えるにも関わらず，群集を構成する大部分の微生物は機能や動態が未知であり，どのような相互作用を経て植物の生産に影響するのか十分に明らかになっていない。本研究では，マメ科植物ミヤコグサの種内に生じる遺伝的な違いと土壌微生物群集との相互作用の違いの関連を調査することで，植物と土壌微生物群集の相互作用に関連する植物遺伝子座を特定し，微生物群集との相互作用が植物によってどのように規定されるのかを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，持続可能な農業の確立が世界的な課題となっている中で，植物と土壌微生物群集の相互作用は，低環境負荷農業を実現する極めて重要な役割を担うと期待されている。そこで，本研究では，植物と土壌微生物群集の相互作用に関連する植物遺伝子座を特定し，微生物群集との相互作用が植物によってどのように規定されるのかを明らかにすることを目的とし，マメ科のモデル植物ミヤコグサを用いて，土壌微生物群集の接種実験，メタゲノム解析，およびQTL解析を組み合わせることで，植物-土壌微生物群集の相互作用機構についてアプローチする。
2022年度は2021年度に得られた結果の再解析を含めて研究を進めた．2021年度にはミヤコグサGifu系統とLotus burttii系統との間に作成されたRILsを用いた接種実験を行い，2023年度にはGifu系統とミヤコグサMG20系統との間に作出されたRILsを用いた接種実験を行い，結果を統合する予定であった．しかし，2021年度に利用していた人工気象器の破損に伴い，生育環境を一新する必要性が生じた．そのため，生育環境バイアスを除くために，2023年度においてもLotus burttii系統とのRILsとMG20系統とのRILsについても再度接種実験を行った．また，2021年度の結果では，接種実験の際に１ポット２系統を栽培したところ，ポットとしてのバイアスが検出されたため，同バイアスをできる限り減らすようにすべての個体をランダマイズして栽培した。得られた834個体をの根サンプルはすでに採取済みであり，現在解析を進めている。加えて，解析結果を2021年度の結果と比較し，微生物群集への植物遺伝子座の効果がどれだけロバストなのかを評価したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画では，微生物接種実験および非接種実験を比較する計画であったが，使用を予定していた大型人工気象機が故障したため，実験計画を見直した。一方で，人工気象機の変更に伴い，異なる環境間での比較が可能となったことから，本実験で得られた結果がどれだけロバストなのかを評価が可能となった。これらを鑑みて，おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定通り，2022年度にはミヤコグサGifu系統×Lotus burttiiおよびGifu系統×MG20系統の間にそれぞれ作出されたRIL系統を用いた接種実験を終えることができたため，2023年度以降は，同実験より得られた結果をもとにしたQTL解析を主に進めていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
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[Presentation] 圃場栽培したミヤコグサの表現型を制御するゲノム領域の解析：画像解析を利用したアプローチ2021
Author(s)
高橋 隼 , 番場 大 , 三岡 周子 , Mustamin Yusdar , Manggabarani Madih , 磯村 芳子 , 林 篤司 , 七夕 高也 , 橋口 拓勇 , 橋口 正嗣 , 佐藤 修正
Organizer
日本植物学会第85回大会
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