2022 Fiscal Year Annual Research Report
Robustness and modeling of microbial symbiosis in plants: application of field transcriptomics
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20H02883
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
江澤 辰広 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (40273213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉原 創 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30594238)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アーバスキュラー菌根菌 / 野外トランスクリプトーム / 有機農業 / 養分獲得戦略 / コムギ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、コムギの養分獲得戦略とそれらを制御する因子を明らかにすると共に、有機物施用がコムギの養分獲得戦略に及ぼす影響を調べた。東京農工大学圃場およびスイス国内8件の農家の慣行および有機圃場で栽培されているコムギ、および北海道大学圃場で栽培されている20品種のコムギ の合計218個体から出穂期前後の根、葉および根域土壌を採取した。根からはRNAを抽出し、RNAシーケンスおよび遺伝子共発現ネットワーク解析に供した結果、19個の遺伝子共発現グループ（モジュール）を規定した。
菌根経路の構築と機能発現を担う菌根形成モジュールは、植物の窒素欠乏や土壌の低リン条件で発現上昇すると共に、タンパク質分解モジュールとも同調的に発現していたことから、植物体の窒素欠乏や土壌の低リン条件で駆動されると考えられた。一方、リン欠乏応答/根系発達モジュールの発現は、植物体の窒素含量が高く、相対的にリンが不足する場合に上昇した。窒素の吸収および同化モジュールの発現は、植物体や土壌の養分状態の影響をあまり受けていなかったのに対し、窒素の再利用に関わるモジュール群は植物の窒素欠乏や土壌の低窒素条件下で発現上昇していた。
有機圃場で栽培されたコムギは、慣行圃場で栽培されたものよりも植物体窒素含量およびN:P比が低かったことから、リンに対する相対的な窒素欠乏を起こしていると考えられた。また、有機圃場のコムギでは菌根形成レベルは高かったものの、菌根形成モジュールの発現は慣行区と同程度であった。しかし、ポット試験では、有機物施用により窒素およびリンの吸収効率が向上したことから有機物施用により菌根機能は向上していた可能性が考えられた。以上の結果から、コムギは自身の養分欠乏／充足の程度や土壌の養分環境によって各戦略に対する資源投資を柔軟に制御していることがわかった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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