| 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 |
Hiruma Kei 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 |
Completed (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 | 植物超個体 / 根圏内生糸状菌 / 植物成長促進 / 窒素欠乏 / フィールド / シロイヌナズナ / 根圏細菌 / トリプトファン由来の二次代謝物 / 超個体 / 内生糸状菌 / 細菌群 / 窒素枯渇 / 安定同位体 / トリプトファン / 二次代謝物 / 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 / 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 Final Research Achievements |
This study investigates the mechanisms by which the root endophyte Colletotrichum tofieldiae (Ct) promotes plant growth under nitrogen-limiting conditions across various fields. We demonstrate that Ct enhances host fitness under these conditions by transferring nitrogen to the host via hyphae and inducing host nitrate uptake pathways during root colonization, which leads to significant plant growth promotion, including increased seed production. Furthermore, we show that Ct recruits beneficial bacteria to the roots and promotes plant growth in conjunction with one of the tested bacteria attracted by Ct. These findings suggest that the robust plant growth promotion observed in the field may be attributed to the multifaceted beneficial activities mediated by Ct.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
環境が変動し周囲の微生物集団が存在する圃場環境で植物の成長を安定的に促す微生物を同定しそのメカニズムを解明し活用することは環境に負荷をかけない農業を達成するためには重要である。本研究においては、植物の成長を複数のメカニズムを駆使して複数の異なる圃場環境で促す共生糸状菌を発見した。また、本研究は特定の有用微生物だけでなくそれに誘引されるパートナー微生物を併せて活用することで植物の成長をさらに増強させられることを示唆しており、これまでの植物と微生物の1対1相互作用を超えた３者関係を分子遺伝学的に紐解く新たな学問領域の創出にもつながる成果となる。
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