2017 Fiscal Year Research-status Report
根分泌物質への走化性に基づく有用土壌細菌と植物相互作用成立機構の解明
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15KT0029
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
小山 博之 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須賀 晴久 岐阜大学, 生命科学総合研究支援センター, 准教授 (20283319)
清水 将文 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (60378320)
一家 崇志 静岡大学, 農学部, 准教授 (90580647)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | プラントプロバイオティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然界では植物と微生物は共生関係や相互作用する関係を保って生存している。特に重要なのは、根圏での緩やかな相互作用も含めて、土壌中で共生する細菌・菌類等と連携することで、様々な環境に植物は定着することが知られ、例えば、針葉樹（例えばマツなど）は、糸状菌と共生関係を築くことで貧栄養状態に適応している。このような菌類・細菌類との相互作用の関係を活用することで、生育の促進による増産、施肥量の低下によるエネルギー効率を改善した農業の実現、自然免疫の活性化による増産と農薬使用量の低減などに関わる技術を開発することは、持続可能な社会を実現する基盤技術と考えられる。この、植物と根圏微生物の共生関係は、宿主（植物）が微生物を誘引する何らかの機構を持つためと考えられ、その機構を明らかにすることの意義は深い。このような着想から、根からシュウ酸やリンゴ酸を放出する植物である、チャ樹の根圏から単離した微生物が、作物の生育促進と誘導抵抗性を持つ仕組みを調べた。その結果、単離菌株には枯草菌類が多く含まれること、特定の菌にはうどん粉病などの抑止性があることが明らかとなるとともに、有機酸放出を制御するSTOP1システムにより制御される有機酸放出では、起源が異なる遺伝子（例えばクエン酸放出に関わるMATEとリンゴ酸放出に関わるALMT1）が、プロモーター上に15塩基程度で通常の転写制御配列よりも長い共通配列を持つ現象などを見出した。これらの知見は、有用微生物を活用した栽培体系の確立や、ストレス耐性の分子進化過程の研究材料・アイデアを提示する点からも興味が持たれる。
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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
概ね順調に推移している。予期せぬ結果としては、クエン酸放出やリンゴ酸放出を制御する転写因子制御系で、転写制御を行う配列（プロモーター上のシス配列）が、高度に保存されている現象を見出したことである。通常は、起源が異なる遺伝子（クエン酸輸送体とリンゴ酸輸送体は全く異なる構造を持ち、違う分子ファミリーに属する遺伝子）が15塩基にも及ぶ長大にもかかわらず、極めて類似した配列を持つことを見出したことである。これは、本来ならば起源が異なる遺伝子であるものが、同じ制御機構に入った過程を解明するためのモデルとなるもので、学術的にも興味が持たれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にあたる本年は、単離した菌の性質を調べるとともに、植物免疫応答のカギともなる有機酸放出が、どのような機構で成立し、またストレスに応じて使い分けられているかなどを、分子生物学的な側面から調べることとしている。
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| Causes of Carryover |
海外との共同研究部分（インド）の計画などが最終年度にずれ込んだためで、旅費等の支出が必要となるため。最終年度であるため、出版経費なども多めに確保してあることも要因であるが、研究が遅延しているわけではない。
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