Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont
• Project/Area Number: 21H05149
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hiruma Kei 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20714504)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮島 俊介 石川県立大学, 生物資源環境学部, 講師 (20727169) ; 峯 彰 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80793819)
• Project Period (FY): 2021-08-23 – 2024-03-31
• Keywords: 植物超個体 / 根圏微生物 / 葉圏微生物 / 超個体イメージャー

Outline of Final Research Achievements

As sessile organisms, plants have evolved a remarkable ability to adapt to fluctuating environments. In our research project, we consider plant environmental adaptation as a consequence of the interactions between the plant and its resident microbes, collectively forming a plant-microbe holobiont. We aimed to establish a new research field that elucidates the molecular mechanisms underlying the assembly of the plant-microbe holobiont and its functional relevance to plant adaptation to various stress environments. Consequently, we identified the molecular mechanisms underpinning the establishment of a plant-microbe holobiont in roots and leaves. Additionally, we developed a live imaging system that allows us to monitor microbial colonization, plant responses, and the nutritional flow between host and microbe using radioisotope (RI) imaging.

Free Research Field

植物微生物相互作用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物は本来は単独でなく無数の微生物に囲まれており、それらとの共生関係を通じて形成されるいわば一つの生命体とみなすことができる植物微生物超個体についての理解を深めることは植物の環境適応能力の全貌を明らかにするためには避けて通れない道である。本研究領域は、植物生理学でこれまで得られた植物単独での環境適応機構の知見も取り込んだ上で植物微生物相互作用を再評価することで植物と微生物の超個体化を支える分子基盤の発見や植物微生物相互作用を高解像度にイメージングする系の構築に成功した。今後、この領域を更に発展させていく中で植物が持つ類い稀ない環境適応能力の全貌を明らかにする研究領域の基礎になると考えている。