Control of root-associated microbiome by a beneficial fungus for plant growth promotion

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02986
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hiruma Kei 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20714504)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内生糸状菌 / 病原菌 / シロイヌナズナ / 貧栄養応答 / 病原細菌 / 揮発性物質

Outline of Final Research Achievements

The root endophytic fungus Colletotrichum tofieldia (Ct) promotes plant growth under low phosphorus (Pi) conditions and induces alterations in the root bacterial community composition. In this investigation, we specifically examine a pathogenic bacterium whose relative abundance is enhanced in the presence of Ct. Our findings reveal that unidentified volatile compounds emitted by the bacteria are responsible for inhibiting plant growth. Notably, the presence of Ct substantially mitigates this growth inhibition. Moreover, we observe that bacterial-derived volatiles even stimulate plant growth under low Pi conditions when the bacteria are cultivated in nutrient-depleted environments. Hence, we ascertain that the production of these bacteria-derived volatiles is significantly influenced by the nutrient status, thereby exerting a context-dependent effect on plant growth, transitioning from negative to positive.

Free Research Field

植物微生物相互作用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の成長に有益な共生糸状菌を理解することは、共生糸状菌を活用した農業技術を開発していくためにも重要です。本研究では、共生糸状菌による病原菌抑制機構を理解する一歩として、共生糸状菌が根に誘引する病原細菌に着目して進めたところ、病原細菌由来の揮発性物質が病原性発現に重要であること、および、その病原性は共生糸状菌によって弱められることが判明しました。さらには、病原細菌を貧栄養環境下で生育させた際には、細菌から放出される揮発性物質が植物成長を促すことも発見しました。したがって、本病原細菌は栄養環境に応じて植物成長にプラスからマイナスと対照的な影響を与える揮発性物質を放出していることが考えられました。