2021 Fiscal Year Annual Research Report
窒素固定エンドファイトによるサツマイモの生育促進機構ならびに共生メカニズムの解明
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20J40207
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
塔野岡 純子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中日本農業研究センター, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | サツマイモ / 窒素固定 / エンドファイト / 生育促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはサツマイモ体内から窒素固定エンドファイトとしてBradyrhizobium sp.AT1(以下AT1株)を分離しており、サツマイモ地下部にAT1株を接種すると、植物体内で窒素固定を行い、根の伸長や塊根の初期肥大を促進することを確認している。これまでにサツマイモの塊根形成には植物ホルモンならびにいくつかの関連遺伝子の報告がなされているが、詳細は明らかにされていない。本年度はサツマイモへの窒素固定エンドファイト接種による生育促進のメカニズムを明らかにするために、サツマイモ地下部においてAT1株接種により発現変動がみられる遺伝子を網羅的に解析した。まず、無菌栽培したサツマイモをポットに移植し、AT1株接種区と非接種区を設けて温室内で一定期間栽培した。地下部をサンプリングし、液体窒素で速やかに凍結した後、RNAを抽出しmRNAを単離した。これらのサンプルのRNA-seq解析を行い、発現変動した遺伝子のGO 解析とKEGG解析を行った。この結果、AT1株接種区の地下部において植物ホルモンやストレス応答、代謝等に関連する多様な遺伝子の発現変動が確認された。
さらに数品種のサツマイモをポット栽培し、AT1株接種による地下部の生育への影響を調査した。この結果、試験に用いたいずれの品種においてもAT1株の感染が確認されたが、地下部の生育促進効果には品種間差が認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度はBradyrhizobium sp. AT1株接種後のサツマイモ地下部において、発現変動がみられる遺伝子を網羅的に解析した。この結果、AT1株接種区のサツマイモ地下部において植物ホルモンやストレス応答、代謝等に関連する多様な遺伝子の発現変動が確認された。サツマイモ地下部へのエンドファイトの接種により、これらの遺伝子が発現変動しているという報告は今回が初めてであり、微生物の機能によりサツマイモの収量を増加させる技術につながる重要なデータになり得る。以上の結果から、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、AT1株を接種したサツマイモ地下部のメタボローム解析により、代謝産物の網羅的解析を行い、今年度サツマイモ地下部で発現変動がみられた遺伝子との関連性を明らかにする。また、AT1株がサツマイモ器官内や単生条件下で窒素固定を行う条件をより詳細に調査する。さらに植物体の同化炭素とAT1株の固定窒素をそれぞれ安定同位体で標識し、宿主植物の光合成産物とAT1株の固定した窒素が互いの組織に移行しているかを明らかにする。
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