| Project/Area Number |
22K19344
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Research Institute for Humanity and Nature (2023)
Kyoto University (2022) |
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Principal Investigator |
酒井 章子 総合地球環境学研究所, 研究基盤国際センター, 客員教授 (30361306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山内 淳 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (40270904)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 種子微生物叢 / 花圏微生物叢 / 送粉 / 群集 / 微生物 / 相互作用ネットワーク / 細菌 / 種子内生菌 |
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| Outline of Research at the Start |
あらゆる植物は、内生菌とよばれる多数の微生物を体内に持つ。これまでに、種子内には植物種や地域によらず共通する30種程度の真菌・細菌が存在すること、一部は環境から花を経由して種子に取り込まれることがわかっている。一方、花の微生物叢は、微生物の群集生態学や送粉者との相互作用の観点から研究されてきた。送粉過程では、植物種を超えて花から花へ微生物の伝播がおこる。そこで本研究では、送粉過程で植物種を超えて伝播する微生物が種子に取り込まれ種子内生菌叢に影響を及ぼすこと示す。これが示されれば、送粉者を介した植物間の新たな相互作用を見出すことになるほか、植物内生菌の伝播や進化に重要な示唆をもたらすことになる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物上の微生物群集は、植物の表現型やフィットネスに大きな影響を与える。特に、花器官における微生物との相互作用は、植物の繁殖に直接影響するため、非常に重要である。しかし、花微生物の相互作用パターンが植物-群集レベルで検討されたことはほとんどなく、植物種が花微生物をどのように制御しているのかについての理解は限られていた。同所的に生育する29種の花細菌のアンプリコンシークエンスを行った。
細菌群集組成のPERMANOVAから、微生物群集は植物種によって大きく異なることが示された。微生物群集に対する生息地、開花フェノロジー、植物の生活形態の寄与が大きいことに加え、やはり植物種の影響が大きく、花の特徴が強く影響していることが示唆された。さらに、各細菌ASVについて、植物種に対する特異性を特異性指標d'に基づいて調べた。各細菌の特異性には大きなばらつきが見られたが、花細菌は植物種に対する特異性が他の因子よりも相対的に高く、植物によるフィルタリングが強く働いていることが示唆された。
さらに、これらの一部の種について、3年間調査を行い、上記に見られたパターンの経年変化を検討した。その結果、当初予想していたよりも年々変動は小さく、変動はあるものの、それぞれの種の微生物叢の特徴はシーズンを超えて維持されていることがわかった。それらの結果から、花と細菌の相互作用は、花の特徴における種特異的な変異の影響を受けていることが示唆された。
これらの成果について、国際環境DNA学会で発表を行った。
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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
群集レベルの微生物叢について、順調に解析を進めている。種子の微生物叢については、種によらない抽出法が難しい。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの調査により、一つの植物群落においても、植物種によって微生物群集が大きく異なることが示された。微生物群集に対する生息地、開花フェノロジー、植物の生活形態の寄与が大きいことに加え、植物種の影響も依然として大きく、本研究では考慮しなかった花の特徴が花の微生物に強く影響していることが示唆された。各細菌の特異性には大きなばらつきがあるが、花細菌は植物種に対する特異性が他の因子よりも相対的に高く、植物によるフィルタリングが強く働いていることが示唆された。
2年間の結果が得られたので、それを精査し、植物種への特殊性が高いと思われる細菌（スペシャリスト）に着目し、それらがシーズンによらず高い選択性を示しているのか、また出現頻度や量について、スペシャリストとその他の細菌とで変動パターンが異なるのか、解析を進める。
これまでに行った接種実験においては、頻度は高くないが送粉過程を介して微生物が種子に移行していることを示唆する結果を得られている。本研究の対象植物の種子については、一部の種のみでしかDNA抽出ができていないが、種子と花微生物叢の共通ASV (Amplicon Sequence Variant)と花上で見られる選択性との間に相関があるのかどうかを解析していく予定である。
また、群集レベルのパターン、および年々変動について論文としてまとめる。加えて、国際微生物生態学会での成果発表を予定している。
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