Elucidation of the mechanisms of plant growth promoting effects and improving environmental stress tolerance by bacterial biofilms

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20568
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0601:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Agake Shin-ichiro 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (30963251)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: バイオスティミュラント / バイオフィルム / 非生物ストレス / 環境ストレス / 植物成長促進微生物

Outline of Final Research Achievements

Biostimulants have attention as sustainable alternatives to chemical fertilizers. Extracellular polymeric substances (EPS) secreted by plant growth-promoting microorganisms are expected to alleviate abiotic stress on plants. This study investigated the effects and mechanisms of purified EPS on rice. Treatment with bacterial EPS resulted in observed plant growth promotion under heat stress conditions. RNA-seq analysis identified various up-regulated and down-regulated genes, with GO analysis revealing genes associated with ROS removal processes and detoxification pathways, particularly those functioning as antioxidants under abiotic stress. These findings suggest the potential of EPS as a biostimulant.

Free Research Field

植物微生物相互作用学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究は、微生物由来の細胞外高分子化合物（EPS）が植物の非生物ストレスに対する応答に与える影響を調査した。熱や塩、乾燥ストレス条件下で、EPSが植物の成長に大きく貢献し得ることが明らかとなった。精製したEPSを用いた植物試験としては初めての報告となる。またそれに伴う植物のトランスクリプトーム解析により、植物の応答が遺伝子レベルで発現していることを詳細に解析した。これらの研究成果によって、微生物が産生するEPSがバイオスティミュラントとして有望であることが明確となり、持続可能な農業や食糧安全保障に向けた技術開発に繋がる。