2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the unknown relationship between plants and actinomycetes by atmospheric hydrogen uptake and its effect on disease control ability
| Project/Area Number |
18K14470
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
菅野 学 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10462847)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 共生微生物 / 植物 / 生物間相互作用 / 水素 / 微生物生態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、放線菌と植物や他微生物との間の生物間相互作用に大気水素の取り込みが関与する可能性を検証し、放線菌の生態と潜在的な病害防除ポテンシャルに関する基盤的知見を獲得することを目的とする。当該年度は、大気水素を利用する放線菌の生理生態の理解を深めることを目指し、野外植物のガス分析による大気水素の消費能の検証と16S rRNA遺伝子を対象としたコミュニティ解析を実施した。
１．ガス分析による大気水素の消費能の検証：広範な系統の植物18種（農作物及び草本、樹木）の葉を採取し、極低濃度の水素を分析可能な高感度検出器RGDを用いて、密閉環境における大気水素の減少をモニタリングして水素酸化活性を調べた。その結果、大気濃度よりもさらに低い濃度まで水素の減少を確認したほか、水素酸化能は植物種や植物部位により異なることが明らかとなった。
２．植物における放線菌の生態分布の解析：植物重量あたりの水素酸化活性が比較的高い5つの植物種（草本2種、樹木3種）の葉と根圏土壌から抽出されたDNAを対象として、細菌の16S rRNA遺伝子のV4領域を増幅し、イルミナ社製MiSeqシークエンサーの取得データ用いた菌群組成解析や多様性解析を行った。その結果、菌群組成や多様性は植物種間よりも生息場所（葉と土壌）で大きく異なる傾向が見られた。放線菌群は全サンプルから検出され、ある樹木個体の葉では40%もの高い占有率が確認された。
植物に普遍的に存在するこれら放線菌群は、大気水素からエネルギーを得ながら植物表面などの生息環境に適応している可能性が推察された。共生放線菌群の高い占有率から、植物の微生物生態系に大きな影響を及ぼしている可能性が考えられるが、植物病原菌を含む他の微生物群への生物間相互作用と大気水素の取り込みの関連性に関しては、さらなる解析が必要である。
|
