Adaptation of plants to nutrient deficiencies through the establishment of a plant-microbe holobiont
| Project Area | Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont |
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| Project/Area Number |
21H05150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
晝間 敬 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20714504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 良弘 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20398390)
田畑 亮 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥49,400,000 (Direct Cost: ¥38,000,000、Indirect Cost: ¥11,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
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| Keywords | 超個体 / 根圏微生物 / 植物栄養 / 器官間コミュニケーション / トレードオフ突破 / 共生 / 病原 / イメージング / 窒素輸送 / 硝酸トランスポーター / Colletotrichum / トレードオフ打破 / シロイヌナズナ / 内生菌 / 病原菌 / 超個体化 |
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| Outline of Research at the Start |
植物は葉圏・根圏に内包される多様な微生物と相互作用しており、それらの微生物と協働することにより、様々なストレス環境へと適応している。 本研究は、植物と糸状菌・細菌から構成される根圏微生物集団との間の協働（共生）を促すことにより植物の貧栄養環境適応能を飛躍的に向上させることを目指す。同時に、根圏微生物集団の根感染が植物の個体生長を促す分子基盤を根と地上部間での器官間コミュニケーションに着目することで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の成長を促進する糸状菌Colletotrichum tofieldiae (Ct) のCt4株について、その共生性の基盤となる特徴を探索することを目的として、宿主植物への感染様式のイメージングを行った。GFPを発現する形質転換菌株を用いて、同じくCtでありながら植物の成長を阻害するCt3や、さらに激しい病原性を有する糸状菌Colletotrichum incanum (Ci) を比較対象とすることによって、Ct4において観察される特徴的な感染時構造を発見するに至った。今後の研究により、これら感染時構造やその後の植物への影響について、菌株ごとに違いを生み出す分子的な基盤について明らかにしたいと考えている。本研究成果は令和5年度 日本植物病理学会大会にて、「糸状菌Colletotrichum tofieldiaeにおける病原/共生型株の宿主植物根への侵入様式の比較」という演題で発表を行なった。また、Ctの窒素枯渇条件下での植物生長促進効果を支えるメカニズムの探索を行った。その結果、Ctが菌糸を介して窒素成分を植物へと輸送していること、および、植物の根においていくつかの植物の硝酸トランスポーターがCt感染時に顕著に誘導されることが判明した。さらに、Ctによって根圏に誘引される細菌群の１種がCtがトリプトファン由来の二次代謝物が合成できないシロイヌナズナの変異体に対して示す病原性を抑制することが判明した。本研究は、第64回日本植物生理学会年会にて、「Root endophyte Colletotrichum tofieldiae promotes Arabidopsis thaliana growth under nitrogen limiting conditions」という演題などで発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
共生型のCtが根と相互作用して植物生長を促す仕組みについて、当初予定していたトランスクリプトーム解析を用いた解析に加えて、イメージングを用いた解析や安定同位体を用いた解析を追加で行えた点は当初の予定を超える成果と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた成果を論文にまとめるための実験に集中したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
