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2018 Fiscal Year Annual Research Report

菌寄生植物ランにおける難発芽性種子の発芽スイッチ制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number 18J01755
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

三浦 千裕  鳥取大学, 農学部, 特別研究員(PD) (50758589)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Keywords菌従属栄養植物 / ラン科植物 / 土壌微生物相 / アンプリコンシーケンス解析
Outline of Annual Research Achievements

本研究では人工発芽が難しい難発芽性種子が多く、栽培や保全が難しいことで問題となっているラン科植物を材料として、(1) ラン自生地での土壌微生物相調査および発芽種子のトランスクリプトーム解析、 (2) 発芽に寄与する新たな微生物の特定と難発芽性に関与する遺伝子の特定を行う。これにより難発芽性種子の発芽のスイッチを入れる因子を明らかにし、発芽のスイッチ制御機構を分子レベルで解明することを目的として実施している。
2018年度は、野外に自生するキンラン (Cephalanthera falcata) を材料として、(1)-1 自生地における種子の発芽率測定、(1)-2 次年度に向けた自生地における種子の播種試験、(1)-3 土壌微生物相の解析、(2)-1 発芽に寄与する微生物の推定を行った。キンラン自生地土壌のアンプリコンシーケンス解析により、土壌微生物を網羅的に解析したところ、キンランの生育している地点と、生育していない地点では土壌糸状菌相が明らかに異なることが明らかになった。一方で親株から0.5 m, 1.0 m, 2.0 mの距離による糸状菌相の明らかな違いは認められなかった。この結果は自生地に播種したキンランの発芽率の結果と一致した。キンランの生育している地点には、Tomentella属、Russula属、Tylaspora属、Sebacina属など、外生菌根菌として知られている菌類が高頻度に検出された。また同サンプルを用いて土壌細菌相の解析も行ったが、本解析においてはキンランの生育している地点と、生育していない地点とで大きな違いが認められなかった。次年度の解析では、土壌微生物相の解析に加えて発芽種子、非発芽種子の微生物相解析やトランスクリプトーム解析を加え、糸状菌相と細菌相の関係性および発芽との関連性をより詳細に明らかにしたい。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2018年度は、野外に自生するキンラン (Cephalanthera falcata) を材料として、(1)-1 自生地における種子の発芽率測定、(1)-2 次年度に向けた自生地における種子の播種試験、(1)-3 土壌微生物相の解析、(2)-1 発芽に寄与する微生物の推定を行った。これらの実施項目についてはおおむね当初の計画通りに進めることができた。またこれらの研究により、キンランの生育している地点と、生育していない地点では発芽率に差が認められ、土壌糸状菌相も明らかに異なるという結果が得られた。この結果は、実験精度を向上させるために次年度も反復実験を行う必要があるものの、研究計画時の仮説を支持する結果であったことから、研究は順調に進展していると評価した。
一方で、クマガイソウ (Cypripedium japonicum) の自生地播種試験については、実験実施場所の確保が難しく2018年度に実施することができなかった。本課題については次年度以降、実施場所を含めて検討を行うほか、実験室内で実施できる共生発芽試験等で研究を進めたい。

Strategy for Future Research Activity

2018年度に実施した自生地における種子の発芽率測定の結果、キンランの親株周辺では種子が発芽しやすく、親株の生育していない地点ではほとんど発芽しないという傾向が認められたものの、親株から2.0 mの範囲内では発芽率に差が見られないことが明らかになった。そこで、土壌菌相の調査範囲をキンラン親株から3.0 mまで拡大し、次年度の解析を行う予定である。計画を改めた本実験については2018年度すでに播種試験を実施しており、埋土したシードパケットを次年度に回収し、発芽率の測定および菌根菌種の同定を行う予定である。
土壌菌相の解析ではキンランの生育している地点と、生育していない地点とで糸状菌相には大きな違いが認められたものの、細菌相には大きな違いが認められなかった。次年度の解析では、土壌微生物相の解析に加えて発芽種子、非発芽種子の微生物相解析やトランスクリプトーム解析を加え、糸状菌相と細菌相の関係性および発芽との関連性をより詳細に明らかにしたい。
クマガイソウの自生地播種試験については、実験実施場所の確保が難しく2018年度に実施することができなかった。本課題については次年度以降、実施場所を含めて検討を行う予定であるが、自生地播種試験が難しい場合には、実験室内で実施できる共生発芽試験等で研究を進める。またクマガイソウ以外のランで実施できる種を検討する。
そのほか、2019年度には発芽種子のトランスクリプトーム解析、発芽と強く相関すると予測された土壌微生物を用いた共生発芽試験を行う予定である。

  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The mycoheterotrophic symbiosis between orchids and mycorrhizal fungi possesses major components shared with mutualistic plant-mycorrhizal symbioses2018

    • Author(s)
      Miura C., Yamaguchi, K., Miyahara, R., Yamamoto, T., Fuji, M., Yagame, T., Imaizumi-Anraku, H., Yamato, M., Shigenobu, S., Kaminaka, H.
    • Journal Title

      Mol. Plant Microbe Interact

      Volume: 31 Pages: 1032-1047

    • DOI

      10.1094/MPMI-01-18-0029-R

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of nanofibrillation degree of chitin for induction of plant disease resistance: Elicitor activity and systemic resistance induced by chitin nanofiber in cabbage and strawberry2018

    • Author(s)
      Parada, R.Y., Egusa, M., Aklog, Y.F., Miura C., Ifuku, S., Kaminaka, H.
    • Journal Title

      Int. J. Biol. Macromol.

      Volume: 118 Pages: 2185-2192

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2018.07.089

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ラン科植物の菌根共生における共生菌感染過程の細胞生物学的解析2019

    • Author(s)
      三浦千裕・才所美晴・佐藤良勝・谷亀高広・東山哲也・大和政秀・上中弘典
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] ジベレリンを介したトルコギキョウParis型アーバスキュラー菌根共生の促進メカニズムの解明2019

    • Author(s)
      富永貴哉・三浦千裕・武田直也・菅野裕里・竹村圭弘・瀬尾光範・大和政秀・上中弘典
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Cell biological analysis of the infection process in symbiotic interactions between orchids and mycorrhizal fungi2019

    • Author(s)
      Miura C., Saisho M., Sato Y., Yagame T., Higashiyama T., Yamato M., Kaminaka H.
    • Organizer
      Japan-Taiwan Plant Biology 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラン科植物シランの種皮は共生菌および病原菌の侵入を制御する2018

    • Author(s)
      三浦千裕・才所美晴・谷亀高広・大和政秀・上中弘典
    • Organizer
      第28回植物微生物研究会研究交流会
  • [Presentation] ラン科植物シランの共生発芽における種皮の役割2018

    • Author(s)
      三浦千裕・才所美晴・谷亀高広・大和政秀・上中弘典
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
  • [Presentation] 共生研究の新規モデル植物シラン(Bletilla striata)のゲノム解読2018

    • Author(s)
      山口勝司・三浦千裕・谷亀高広・大和政秀・重信秀治・上中弘典
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
  • [Presentation] 新素材と未解明の機能が拓くキチン研究の新展開2018

    • Author(s)
      上中弘典・江草真由美・松川すみれ・吉岡麻衣・磯和由希子・Roxana Y. Parada・三浦千裕・伊福伸介
    • Organizer
      平成30年度植物感染生理談話会
  • [Presentation] ヒラタケのミトコンドリアDNA変異体についてのRNA sequencing解析2018

    • Author(s)
      太田早紀子・三浦千裕・奥田康仁・上中弘典・松本晃幸
    • Organizer
      第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • [Presentation] Paris型アーバスキュラー菌根共生はジベレリンにより正に制御される2018

    • Author(s)
      富永貴哉・三浦千裕・武田直也・菅野裕理・竹村圭弘・瀬尾光範・大和政秀・上中弘典
    • Organizer
      第28回植物微生物研究会研究交流会
  • [Presentation] ジベレリンはラン科植物の共生と発芽を負に制御する2018

    • Author(s)
      三浦千裕・古井佑樹・山本樹稀・本城真也・山口勝司・菅野裕理・谷亀高広・大和政秀・瀬尾光範・重信秀治・上中弘典
    • Organizer
      平成30年度植物感染生理談話会
  • [Presentation] Chitin promotes growth and nitrogen uptake with the modulation of global gene expression in plants2018

    • Author(s)
      Matsukawa S., Egusa M., Miura C., Nakatani S., Yamada J., Endo T., Ifuku S., Kaminaka H.
    • Organizer
      14th International Chitin and Chitosan Conference & 12th Asia‐Pacific Chitin and Chitosan Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of nanofibrillation degree of chitin to induce disease resistance against fungal pathogens in plants2018

    • Author(s)
      Egusa M., Parada Y.R., Aklog F.Y., Yoshioka M., Miura C., Ifuku S, Kaminaka H.
    • Organizer
      14th International Chitin and Chitosan Conference & 12th Asia‐Pacific Chitin and Chitosan Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 鳥取大学農学部生命環境農学科 植物分子生物学研究室

    • URL

      http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/faculty/kaminaka/

  • [Remarks] 鳥取大学農学部 新着情報 Presentation Award受賞

    • URL

      http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/news-detail.php?id=86

URL: 

Published: 2019-12-27  

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