| Project/Area Number |
23K23609
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| Project/Area Number (Other) |
22H02344 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
清水 将文 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (60378320)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市橋 泰範 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (20723810)
柳瀬 笑子 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (60313912)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | 土壌微生物叢制御 / 拮抗細菌 / 発病抑止土壌 / ジペプチド / ネギ類 / γ-グルタミル-S-アリルシステイン / γ-グルタミルシステイン / グルタチオン / フザリウム萎凋病 / 発病抑止性 / 微生物叢 / γ‐グルタミル‐S‐アリルシステイン / アミノ酸 |
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| Outline of Research at the Start |
ネギ類の混植や輪作には、土壌伝染性フザリウム病を抑制する効果がある。研究代表者らは、土壌への拮抗細菌群の集積が同効果の主原因であることを明らかにした。さらに、ネギ類が産生するγ‐グルタミル‐S‐アリルシステイン（GSAC）が拮抗細菌の集積原因であることも突き止めた。本研究では、拮抗細菌（シュードモナス菌）のゲノム比較、GSACの動態解析、GSACおよびGSAC分解産物に対する微生物応答の解析などを行い、GSACによる拮抗細菌集積のメカニズムを解明する。本研究は“土壌微生物叢制御による病害防除”という革新的技術の開発への道を拓く重要な科学的知見を提供するものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
γ-グルタミル-S-アリルシステイン（GSAC）の土壌施用で誘導される拮抗細菌集積を介したフザリウム萎凋病抑止性のメカニズムを明らかにするため、GSACと構造が類似のペプチドであるγ-グルタミルシステイン（GGC：システインとグルタミン酸で構成）およびグルタチオン（GSH：システイン、グルタミン酸、グリシンで構成）を土壌に施用し、GSAC施用と同様の効果が得られるかを検証した。その結果、GSAC区ではキュウリつる割病（フザリウム萎凋病の一種）の発病が顕著に抑制されたのに対して、GGC区とGSH区では抑制されなかった。さらに、土壌微生物カクテルとGSAC、GGCまたはGSHを添加した液体培地にキュウリつる割病菌を接種し、同病原菌の増殖を比較した結果、GSAC区でのみ増殖が抑制された。これらのことから、拮抗細菌集積を介した発病抑止性の誘導効果は、S-アリルシステイン（SAC）とグルタミン酸（Glu）から成るGSAC特有のものであることが明らかとなった。つぎに、対照土壌および各ペプチド施用土壌から蛍光性シュードモナス菌（FP菌）を分離したところ、GSAC施用土壌からのみ同菌が高頻度で分離された。この結果は、GSAC施用による発病抑制効果には、既報のとおり、FP菌が関与することを示唆している。一方で、前年度までの研究において、GSACと同様に発病抑止性を誘導できることが明らかとなったSACとGluの混合液を施用した土壌からは、FP菌がほとんど分離できなかった。このことから、GSAC施用とSAC・Glu施用は異なるメカニズムで発病抑止性を誘導しており、GSACが分解されて生成されるアミノ酸（SACとGlu）ではなく、GSAC自身が拮抗性FP菌の集積を誘導する原因であると推察された。
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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
年度当初の計画とは研究の進め方が違ってはいるが、拮抗細菌集積の原因がGSAC自身であることを明らかにできた点や、蛍光性シュードモナス（FP菌）が発病抑制の原因であることが改めて確認がきたことから、当初の目的達成に大きく近づいたと考えている。一方で、FP菌のゲノム解析や細菌叢解析などに着手できなかった点は、当初計画より遅れている。以上のことを総合して、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
拮抗細菌（FP菌）集積はGSACそのものにより誘導される可能性が浮上したため、FP菌のGSACに対する応答性を詳細に解析する必要が出てきた。2024年度は、この点を中心に解析を進めたい。また、細菌叢解析やGSACの土壌中での動態解析など未着手の実験も実施し、研究目標を達成したい。
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