Biological sustainability of double-cropping supported by seasonal change in root microbiome

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KT0011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Agricultural Resources for the Next Generation
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Tani Akio 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (00335621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 敏央 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (00442830) ; 山地 直樹 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (00444646) ; 山下 純 岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (20432627) ; 門田 有希 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (30646089) ; 中川 智行 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70318179) ; 最相 大輔 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (90325126) ; 持田 恵一 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90387960)
• Project Period (FY): 2019-07-17 – 2022-03-31
• Keywords: 微生物叢 / 農業 / 植物微生物相互作用

Outline of Final Research Achievements

We focused on the microbial functions to explain sustainability of rice-barley double cropping, which has been utilized for long in west-south part of Japan including Okayama. We visualized the field environmental factors including microbiome structure of three years in the experimental fields. 16S rRNA amplicon sequencing analysis of 2400 samples was done for the soil, rhizosphere soil, and root samples of two different rice and barley cultivars (total 4 cultivars) grown in the fertilized and non-fertilized fields. The microbiome structures that have different structures depending on the part of samples (root, rhizosphere, and soil) were distinct between rice and barley that repeated well in three years, and they were also affected by fertilization. Soil solutes analysis also revealed that it is affected by fertilization. Also we got data of wild plant species and physicochemical factors. These data serves as a basis to develop sustainable agriculture.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

二毛作は高い土地生産性を誇るがその持続性を説明できる生物学的要因は必ずしも明らかではない。本研究では3年間にわたり二毛作圃場において施肥の有無、品種の違い、根、根圏土壌、土壌の各部位についての根圏微生物叢の構造を解析し、微生物機能からの説明を試みた。品種の違いは微生物群集構造にあまり影響しなかったが、施肥と部位は大きく影響を与えていた。またシーズン（イネ、オオムギ）により微生物叢は再構築されていた。これらの解析から、各要因に左右される微生物のそれぞれのニッチが明らかになり、持続的農業の確立に向けた基礎データとして貢献できる。今後は主要な微生物の分離と特徴の解明、実際の利用へと展開する。