2020 Fiscal Year Research-status Report
土壌に蓄積するscyllo-イノシトールリン酸の動態に関わる微生物学的要因の解明
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18K05378
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| Research Institution | Institute for Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
海野 佑介 公益財団法人環境科学技術研究所, 環境影響研究部, 研究員 (00522020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尹 永根 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主任研究員(定常) (50609708)
橋本 洋平 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80436899)
和崎 淳 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (00374728)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イノシトールリン酸資化性細菌 / 土壌リン循環 / 光学異性体 / イノシトールリン酸 / 土壌微生物 / フィチン酸 / C-11 / 根圏イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イノシトール6リン酸（InsP6）は、イノシトール（Ins）の6リン酸エステルであり土壌中リン利用効率を低下させる要因の一つである。土壌中におけるInsP6の主要形態は、2つの光学異性体、myo-InsP6とscyllo-InsP6であると考えられている。リン利用効率改善を目指しmyo-InsP6の動態に関わる微生物学的要因の調査が行われてきた一方で、scyllo-InsP6の動態に関わる微生物学的要因は未解明である。本研究では
1）scyllo-InsP6の分解者はどのような環境条件で機能を果たすのか、
2）scyllo-InsP6の分解を担う土壌中の分解者の正体は何か、
3）myo-InsP6とscyllo-InsP6では分解機序がどのように異なるのか、という問いに対する答えを導き出すためscyllo-InsP6の動態に関わる微生物学的要因を解明する。
2018年から19年度において、1）scyllo-InsP6の分解者はどのような環境条件で機能を果たすのか、については農耕地土壌におけるmyo-InsP6とscyllo-InsP6の分解者の分布が、農耕地の管理状況によって異なることを示した。また2）scyllo-InsP6の分解を担う土壌中の分解者の正体は何か、については簡易同定により単離菌株の多くがBurkholderia属細菌と近縁であることを示した。さらに3）myo-InsP6とscyllo-InsP6では分解機序がどのように異なるのか、については単離菌株間で各異性体に対する資化性が異なることや、両異性体を完全分解できる菌株や一方の異性体のみを完全分解できる菌株など、分解機構が異なること菌株の存在を示した。
2020年度は1）について植物のリン栄養に密接に関与する根圏における資化性細菌の分布調査を行うため、C-11を用いた根圏イメージング実験系を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究で解明する３つの問いのうち1）scyllo-InsP6の分解者はどのような環境条件で機能を果たすのかについては、農耕地土壌を対象としたscyllo-InsP6資化性細菌の分布調査を行い、myo-InsP6資化性細菌やIns資化性細菌の分布との相違を明らかにすることができた。また植物のリン栄養に密接に関与する根圏における資化性細菌の分布調査についても2020年度までに実験系を確立できた。しかし根圏における資化性細菌の分布調査は、新型コロナウィルス感染症の蔓延のため、量研機構高崎研での本実験を実施することができなかった。2）scyllo-InsP6の分解を担う土壌中の分解者の正体は何かについては、簡易同定を行うことで単離菌株の多くがBurkholderia属細菌と近縁であることを示すことができた。3）myo-InsP6とscyllo-InsP6では分解機序がどのように異なるのかについては、農耕地土壌においてscyllo-InsP6分解様式の異なる多様な細菌が存在することを示すことができた。
上記のように、社会情勢により一部の項目を実施することができなかったため、研究期間の延長を申請したことから現在までの達成度は遅れていると判断した。
また2020年度において上記の成果の一部を2020年度土壌肥料学会にて発表を行ったが、当初計画していた国際学会での発表や2) や3) に関する国外研究機関における研究は実施することができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は1）scyllo-InsP6の分解者はどのような環境条件で機能を果たすのかについて、植物根圏における資化性細菌の分布調査に用いる土壌試料を取得するために、C-11を用いた根圏イメージングを共同研究者の尹博士が所属する量研機構高崎研にて2021年度上期に行う計画である。当初計画していた2）scyllo-InsP6の分解を担う土壌中の分解者の正体は何か、3）myo-InsP6とscyllo-InsP6では分解機序がどのように異なるのか、という問いに関する国外の研究機関における研究は2021年度も実施が困難であることが予想されるため、研究の焦点を1) に絞り実施する。具体的には予算やエフォートを植物根圏における資化性細菌の分布調査に集中させ、比較メタゲノム解析や土壌生化学解析に関する調査項目を充実させることで、1)の問いに対して明確な回答が得られるように今後の研究の推進方針を転換する。
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| Causes of Carryover |
当初2020年度までに実施予定としていた研究代表者が所属する研究機関では実施が困難であり、所属研究機関以外の国内研究機関や国外研究機関で実施を計画していた研究が新型コロナウィルス感染症の蔓延のため、2020年度までに実施することができなかった。そのため研究期間を１年延長し、これに伴い次年度使用額が生じた。2021年5月現在においても国外研究機関での実施が困難であることから、2021年度は研究代表者が所属する研究機関や所属研究機関以外の国内研究機関で実施可能な研究に焦点を絞り研究を遂行する。
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