2019 Fiscal Year Annual Research Report

Analyses of effects of plant-microbe interactions in rhizosphere on evolution of plant-phytophagous insect interactions

Research Project

Project/Area Number	17H03718
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	横山潤山形大学, 理学部, 教授 (80272011)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	福田達哉東京都市大学, 情報工学部, 教授 (00432815) 藤山直之山形大学, 理学部, 教授 (90360958)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	共生 / 寄生 / 植物 / 植食性昆虫 / 真菌類 / バクテリア / 進化 / 生物多様性
Outline of Annual Research Achievements	植物と植食性昆虫の関係は、共進化の顕著な実例の1つであり、両生物群の多様化を促進している。この関係を通して、植物は防御物質の合成などの防御機構を進化させている。防御物質は、共生微生物によって合成される場合もあるが、明確な事例は少ない。一方で、共生微生物は植物の成長促進などの効果を示し、根に作用するものもある。根は防御物質合成の場にもなっており、根の発達は地上部を摂食する昆虫にも影響を及ぼす可能性が高い。そこで本研究では、植物と植食性昆虫の関係性の進化に与える根圏共生微生物の影響を、主にアルカロイド合成系に対する貢献の観点から明らかにすることを目的としている。昨年度に引き続き、研究系として(i)ハシリドコロ(ナス科)―ルイヨウマダラテントウ及び(ii)クララ(マメ科)―チョウ目昆虫を用いた。今年度は、(i)及び(ii)の研究系における根圏共生微生物相の解析(単離法、メタゲノム解析)を拡充し、調査地を増やして共生微生物相を解析した。その結果、(i)ではIlyonectria、Ceratobasidiumが広範囲で得られ、(ii)でもMesorhizobiumを中心とした根粒菌相を持つことが、さらに高い確度で明らかになった。メタゲノム解析の結果も、主要な微生物構成は概ね単離法の結果と一致していたが、(i)では培養法に比べて担子菌類の出現頻度が目立つ傾向があった。また、(i)と(ii)の研究系において、栽培・感染実験を行い、培養条件下での微生物感染による諸形質の変化に関する解析を行った。その結果、(i)では実験対象植物ではないが、単離されたIlyonectriaとの共培養の結果、根の成長に有意な正の効果があることが示された。(ii)の研究系においては、供試菌株による明確な初期成長の差は認められなかった。
Research Progress Status	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。