2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the nitrogen-fixing endophyte in yam and agricultural innovation
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18KT0046
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
志和地 弘信 東京農業大学, 国際食料情報学部, 教授 (40385505)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朴 炳宰 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (00538879)
遠城 道雄 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (60194651)
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| Project Period (FY) |
2018-07-18 – 2022-03-31
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| Keywords | 作物学 / 微生物工学 / 育種学 / 植物生育促進細菌 / ヤムイモ / イネ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はヤムイモに共生する窒素固定細菌を用いた作物栽培技術の開発を目指したものである。ヤムイモとはヤマノイモ科の植物の食用種を指す。私たちは国際熱帯農業研究所（IITA：ナイジェリア）や鹿児島大学とヤムイモに関する研究を行ってきた。そして、高収量品種の育成過程で窒素がほとんどない土壌でも良く生育するヤムイモ系統を発見した。この系統は根粒菌などの多くの種類の窒素固定細菌と共生しているのが世界で初めて確認された。本特設研究において、ヤムイモの一種である16系統のダイジョと3系統のトゲイモから18属22種の窒素固定細菌を分離した。さらに、分離された窒素固定細菌のRhizobium sp.は、ゲノム解析からマメ科の根粒細菌の仲間ではあるが、ヤムイモに内生するために特化した新種の細菌であると推定された。ヤムイモの共生細菌には窒素固定能だけでなく、インドール酢酸の生成、リン酸カルシウム可溶化活性並びにキレート鉄を生成する能力を同時に有する数属があり、植物生長促進細菌(PGPB)として特許申請を行った（特願2019-209500、特願2020-193418）。
ヤムイモから分離したAgrobacterium sp.をダイジョに接種した結果、イモの重量及び葉の窒素含有量が大きくなった。ダイジョの細菌のメタ16S解析を行った結果、細菌は５属のProteobacteriaが主であり、これらがダイジョの生育に関与していると考えられた。さらに、5種類の細菌をそれぞれイネ（陸稲）に接種したところ、いくつかの細菌で生育を促す効果が見られ、細菌の作物生産への利用に道を開く成果を得た。
ナイジェリアのIITAで栽培されたホワイトヤムの8系統（ヤムイモの一種）にも多くの種類の窒素固定細菌が共生していることが確認された。化学肥料が入手困難な開発途上国ではPGPBを活用した低投入型農業の実現が期待される。
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[Journal Article] Bacterial community of water yam (Dioscorea alata L.) cv. A-19.2022
Author(s)
1.Kihara, Shunta, Yamamoto Kosuke, Hisatomi Atsushi, Shiwa Yuh, Chu Chia-Cheng, Takada Kanako, Ouyabe Michel, Pachakkil Babil, Kikuno Hidehiko, Tanaka Naoto, Shiwachi Hironobu
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Journal Title
Microbes and Environments
Volume: 37
Pages: ME21062
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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