Microbiological study on the control of sweet potato foot rot disease by activating indigenous ecosystem
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22K05370
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
池永 誠 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (70511822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 正幸 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (90404475)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | サツマイモ基腐病 / 土壌改良資材 / 土壌・植物細菌叢 / Rhodococcus / 定量解析 / 揮発性化合物 / サツマイモ基腐病菌 / 細菌 / 叢解析 / ストレプトマイセス科 / 拮抗能評価 / 土着微生物 / 拮抗能 |
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| Outline of Research at the Start |
昨今、サツマイモ基腐病（基腐病）が、産地である鹿児島県の他、日本各地で相次いで確認され、喫緊の課題となっている。原因菌はPlenodomus destruens（基腐病菌）といい、現在まで有効な農薬はない。本研究では現況を鑑み、突破口の一助として「基腐病菌に拮抗能を有する土着微生物を土壌改良資材の施用で人為的に活性化」させ、基腐病菌を抑制して基腐病の防除に資するための研究を行う。そのためには、土壌改良資材の施用で応答した土着の有用微生物が、基腐病菌の抑制に及ぼす効果を微生物学的視点から解明することが大切である。本研究では以上の研究を遂行し、土着微生物を有効活用した基腐病防除に資する知見を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は土壌改良資材の圃場施用による細菌叢の応答を評価するため、圃場管理を厳密に行い、サツマイモ基腐病が主要な病気として発生が確認されているサツマイモ圃場（南九州市頴娃町）に、黒い瞳区と化学肥料区（比較対象）を設け、黄金千貫を栽培した。栽培中期と収穫期に圃場から、土壌試料（根圏と非根圏）と植物試料（根と基部）を採取した。収穫期には健全個体と罹病個体を両処理区から採取した。採取した試料を用いて、土壌・植物細菌叢のアンプリコン解析、基腐病菌の定量解析（分担者が実施）を実施した。また、令和4年度に土壌から分離した拮抗細菌（水溶性化合物による拮抗能）が、揮発性化合物においても基腐病菌の増殖を抑制するか評価した。
土壌試料（根圏と非根圏）では処理区の違いによらず細菌叢は比較的類似していた一方、植物試料（根と基部）においては処理区間で菌叢に差異が認められた。また、健全個体と罹病個体の間にも差異が認められた。具体的には、黒い瞳区の健全植物において、Rhodococcus属細菌の存在比が優位に増加していた。Rhodococcus属には植物病原菌に対してバイオエイジェントとして知られる細菌が存在している。現在までアンプリコン解析で存在比が増加したASV配列と同一の配列を有するRhodococcus属を複数分離している。次年度に実施する一つとして、これら分離菌の基腐病菌に対する拮抗能評価を加える。基腐病菌の定量については、分担者がゲノム配列を精査して独自にプライマーを設計した。解析の結果、基腐病菌のDNAが検出されたのは罹病個体のみで、基部の方が根よりもDNA量が多かった。基部では処理区間で差が認められなかったが、根においては化学肥料区よりも黒い瞳区の方が基腐病菌のDNA量が少なかった。分離菌の揮発性化合物による基腐病菌の増殖抑制能を評価した結果、どの分離菌にも増殖抑制能は認められなかった。
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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
米ぬかやソイルファインの土壌改良資材を土壌に施用した場合、病害抑制効果があると一般的に知られているが、これらは新鮮有機物であるため、土壌中で昆虫等の小動物や糸状菌が大量発生するリスクもある。一方、黒い瞳はコンポストであるため、その心配は少なく、また原材料である焼酎廃液と鶏糞は、鹿児島県で調達がしやすい利点がある。R4年度の土壌改良資材の土壌施用のポット実験では、「黒い瞳施用区」は米ぬかやソイルファイン施用区ほど土壌細菌の応答が顕著でなかったが、類似した変化を菌叢に与える資材であることが判明した。
令和5年度は令和4年度の圃場試験の問題点と、以上の結果を踏まえ、圃場管理を綿密に行っている近隣の基腐病菌汚染圃場（南九州市頴娃町）に、黒い瞳施用区と化学肥料区を設け、黄金千貫（焼酎の主な原材料であるサツマイモ）を栽培した。採取したサンプルを用いて、細菌叢のアンプリコン解析、基腐病菌の定量解析を行った。研究成果は研究実績の概要に記載したとおりである。現在は、基腐病菌への拮抗性評価試験を行うため、Rhodococcus属細菌の分離菌をコレクションしているほか、処理区間（黒い瞳区と化学肥料区）、植物間（健全個体と罹病個体）のアンプリコン解析の結果を比較し、基腐病菌の増殖抑制に関わっていると推定される細菌を選抜している。また、発現遺伝子解析のため、土壌・植物試料からRNA抽出を行っているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
黒い瞳の土壌への連続施用による効果を評価するため、令和6年度は令和5年度と同じ圃場でサツマイモを栽培する。比較対照として化学肥料区を令和5年度と同様に設ける。栽培期間中や栽培後に発病率と収量調査を行い、処理区の違いを比較・検討する。採取した土壌・植物試料は細菌・糸状菌のアンプリコン解析、基腐病菌の定量解析（分担者が実施）に用いる。また、アンプリコン解析の結果に基づいて分離した菌株の拮抗能評価試験を行う。これら分離菌は黒い瞳施用によって存在比が増加していることから、令和6年度は黒い瞳の抽出液を含む培地でも検討する。また、対峙培養の結果に基づき、一部の分離菌については揮発性化合物による拮抗能評価試験も行う。発現遺伝子解析については、土壌・植物試料からのRNA抽出が完了した時点で外注解析を実施する。令和6年度は最終年度であるため、3カ年の一連の結果を総合して、微生物学的視点から基腐病の蔓延防止に資するための知見を提案する。
以上のほか、令和6年度は、6月に開催予定の第14回アジア微生物生態学会、10月に開催予定の日本微生物生態学会第37回広島大会で研究成果の発表を予定している。また、本研究で分離した拮抗菌の実用化について、学会参加者と協議を予定している。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
