2019 Fiscal Year Research-status Report
DNA big data open up sustainable agriculture system based on plant-microbe association
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18K18432
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
杉山 修一 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (00154500)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 土壌病害 / 輪作 / ネコブ病 / マイクロバイオーム / 土壌微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の遺伝子解析技術の飛躍的進歩は，微生物叢（マイクロバイオーム）研究を可能にし，腸内細菌叢がヒトの免疫や成人病などの健康機能に大きな影響を与えていることを明らかにした。マイクロバイオームは植物の葉や根にも広く見られ，作物の病害抵抗性に大きな影響を与えている可能性が指摘され，世界的に注目を集めているが，農業における作物マイクロバイオームの研究は著しく遅れている。
同一作物を同じ場所に継続して栽培すると土壌病害が発生しやすいが，同じ畑に異なる作物を栽培すること（輪作）で，作物病害が抑制されることは経験的に知られている。輪作による病害抑制は病原菌を含む土壌微生物叢の変化が関与していると推察されているが，その具体的メカニズムはほとんど分かっていない。土壌微生物はその9割以上が培養困難なため，これまで土壌微生物の網羅的解析は不可能であったが，近年の次世代シークエンス技術の発達は，土壌や作物から抽出した試料に含まれるDNAの膨大な配列情報を解読することで，微生物叢の包括的な解析を可能にした。本研究はアブラナ科作物の根に感染するネコブ病をモデルとして，輪作条件を実験的に作り出し，次世代シークエンス技術が産み出すビッグデータを利用し，土壌と作物根のマイクロバイオームの構造変化がどのように作物病害を抑制するかを明らかにすることで，作物-微生物間の共生関係を利用した新しい栽培技術の開発につなげることを目的としている。
これまで以下の結果が得られた。(1)20種類の異なる作物を前作として処理した場合，白菜のネコブ病害度は大きく異なり，キク科で被害が軽減し，単子葉類では増大した。(2)病害度の多くは白菜の根に侵入したネコブ菌密度が関係していた。(3)バチルス目の細菌割合が多いほど，ネコブ菌密度は下がり，病害が抑えられる傾向が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験データはほぼ取得できたが，微生物群集のDNAビッグデータの解析に予想以上の時間がかかり，結果を整理し，論文として発表するまでに2年間の期間では至らなかった。論文の完成まで研究を遂行するため1年間延長を申請する。
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| Strategy for Future Research Activity |
細菌群集の解析を進め，ネコブ病害と関わる微生物の特定を目指すと同時に，得られた結果を海外の一流科学雑誌に投稿する。
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| Causes of Carryover |
研究成果のとりまとめが遅れていたため，次年度には成果の国外・国内学会での発表と論文出版のための英文校閲や論文掲載料等に使用する予定である。
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