クラスター状の根を形成する植物の貧栄養適応戦略の解明

• 研究課題/領域番号: 17KK0156
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 和崎 淳 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (00374728)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2022
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
• キーワード: 根圏 / 分泌 / クラスター根 / リン / 有機酸 / ホスファターゼ / ヤマモガシ科 / カヤツリグサ科 / 貧栄養土壌

研究成果の概要

本研究は、極めて貧栄養な土壌に分布する特徴的な根を形成する植物を対象とし、オーストラリアと日本に分布する植物との間で比較解析を行い、これらの植物の低リン耐性への寄与と土壌環境へ及ぼす影響を調査することを目的とした。成熟葉の元素組成は季節変動や年変動の影響をあまり受けない一方、地形の影響を受けることが示唆された。クラスター根形成種ではP、N、K濃度が低い特徴が示された。Alなどの元素については高集積する種や科があることが示された。現地調査と栽培試験に基づく根圏土壌の解析結果より、全てのヤマモガシ科植物で菌根菌に依存せず、細菌ではBurkholderia属が優占することが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では、クラスター状の根を形成して低リン耐性を示す植物の生態学的機能とこれに関わる生理機能に注目した。これらの植物のルーツとも言える西オーストラリアと日本在来種の比較解析を行うことで、貧栄養環境にこれらの種がどのように適応してきたかについて、根分泌物の影響がどの範囲に及ぶかなど、理解が深まった。得られた情報は今後の地球規模での課題である貧栄養環境における農業の推進にも重要な知的基盤を提供し、食糧の持続的生産などの持続可能な社会に貢献する。また、各分野での世界的権威である共同研究者に加え、若手を含むネットワークを構築できたことから、今後この分野の学術的展開をさらに進めることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Hohenheim(ドイツ) (2018)
  • 年月日: 2018-09-09
• [国際共同研究] University of Western Australia(オーストラリア) (2018)
• [雑誌論文] Lipidome Profiling of Phosphorus Deficiency-Tolerant Rice Cultivars Reveals Remodeling of Membrane Lipids as a Mechanism of Low P Tolerance (2023)
  • 著者名/発表者名: Honda Soichiro、Yamazaki Yumiko、Mukada Takumi、Cheng Weiguo、Chuba Masaru、Okazaki Yozo、Saito Kazuki、Oikawa Akira、Maruyama Hayato、Wasaki Jun、Wagatsuma Tadao、Tawaraya Keitaro
  • 雑誌名: Plants 巻: 12 号: 6 ページ: 1365-1365
  • DOI: 10.3390/plants12061365
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 植物の低リン適応戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 60 号: 8 ページ: 420-425
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.60.420
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
  • 年月日: 2022-08-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between soil phosphorus dynamics and low-phosphorus responses at specific root locations of white lupine (2022)
  • 著者名/発表者名: Kan Ayane、Maruyama Hayato、Aoyama Nao、Wasaki Jun、Tateishi Yoshiko、Watanabe Toshihiro、Shinano Takuro
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 68 号: 5-6 ページ: 526-535
  • DOI: 10.1080/00380768.2022.2104103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ethylene works as a possible regulator for the rootlet elongation and transcription of genes for phosphorus acquisition in cluster roots of Lupinus albus L. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirotsuna Yamada, Sho Nishida, Jun Wasaki
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: - 号: 3 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1080/00380768.2022.2050662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible solubilization of various mineral elements in the rhizosphere of Lupinus albus L. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takao Atsuhide、Wasaki Jun、Fujimoto Hisae、Maruyama Hayato、Shinano Takuro、Watanabe Toshihiro
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: - 号: 3 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1080/00380768.2021.1980355
  • NAID: 210000159373
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple analysis of root exudates and microbiome in rice (Oryza sativa) under low P conditions (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsushima Chisato、Shenton Matthew、Kitahara Ayaka、Wasaki Jun、Oikawa Akira、Cheng Weiguo、Ikeo Kazuho、Tawaraya Keitaro
  • 雑誌名: Archives of Microbiology 巻: 203 号: 9 ページ: 5599-5611
  • DOI: 10.1007/s00203-021-02539-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] リンの輸送・吸収とホメオスタシス機構. (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、和崎 淳
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 巻: 92 ページ: 92-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低リン耐性植物の根分泌物による難利用性リン可給化機構に関する研究. (2021)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 巻: 92 ページ: 408-411
  • NAID: 130008103630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of dauciform roots by Japanese native Cyperaceae and their contribution to phosphorus dynamics in soils (2020)
  • 著者名/発表者名: Masuda Genki、Maruyama Hayato、Lambers Hans、Wasaki Jun
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: 461 号: 1-2 ページ: 107-118
  • DOI: 10.1007/s11104-020-04565-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Leaf manganese concentrations as a tool to assess belowground plant functioning in phosphorus-impoverished environments (2020)
  • 著者名/発表者名: Lambers Hans、Wright Ian J.、Guilherme Pereira Caio、Bellingham Peter J.、Bentley Lisa Patrick、Boonman Alex、Cernusak Lucas A.、Foulds William、Gleason Sean M.、Gray Emma F.、Hayes Patrick E.、Kooyman Robert M.、Malhi Yadvinder、Richardson Sarah J.、Shane Michael W.、Staudinger Christiana、Wasaki Jun, et al.
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: 461 号: 1-2 ページ: 43-61
  • DOI: 10.1007/s11104-020-04690-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Complementarity of two distinct phosphorus acquisition strategies in maize-white lupine intercropping system under limited phosphorus availability (2020)
  • 著者名/発表者名: Dissanayaka D.M.S.B.、Wasaki Jun
  • 雑誌名: Journal of Crop Improvement 巻: 35 号: 2 ページ: 234-249
  • DOI: 10.1080/15427528.2020.1808868
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recent insights into the metabolic adaptations of phosphorus-deprived plants (2020)
  • 著者名/発表者名: Dissanayaka D M S B、Ghahremani Mina、Siebers Meike、Wasaki Jun、Plaxton William C
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 72 号: 2 ページ: 199-223
  • DOI: 10.1093/jxb/eraa482
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] リン最前線—分子から圃場レベルの土壌肥料学と植物栄養学の連携— (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本 洋平、和崎 淳、谷 昌幸、海野 佑介、俵谷 圭太郎、佐藤 匠、丸山 隼人
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 巻: 90 号: 3 ページ: 230-235
  • DOI: 10.20710/dojo.90.3_230
  • NAID: 130007662271
  • ISSN: 0029-0610, 2424-0583
  • 年月日: 2019-06-05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of White Lupin and Groundnut on Fractionated Rhizosphere Soil P of Different P-Limited Soil Types in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Imai Kaoru、Sugihara Soh、Wasaki Jun、Tanaka Haruo
  • 雑誌名: Agronomy 巻: 9 号: 2 ページ: 68-68
  • DOI: 10.3390/agronomy9020068
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distribution and stress tolerance of Fimbristylis dichotoma subsp. podocarpa (Cyperaceae) growing in highly acidic solfatara fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamamoto, Jun Wasaki, Yuichi Funatsu, Takayuki Nakatsubo
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 971-978
  • DOI: 10.1007/s11284-018-1605-1
  • NAID: 40021664985
  • 査読あり
• [雑誌論文] P and N deficiency change the relative abundance and function of rhizosphere microorganisms during cluster root development of white lupin (Lupinus albus L.) (2018)
  • 著者名/発表者名: Wasaki Jun、Sakaguchi Junya、Yamamura Takuya、Ito Susumu、Shinano Takuro、Osaki Mitsuru、Kandeler Ellen
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 64 号: 6 ページ: 686-696
  • DOI: 10.1080/00380768.2018.1536847
  • NAID: 210000012048
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] AtALMT3 is Involved in Malate Efflux Induced by Phosphorus Deficiency in Arabidopsis thaliana Root Hairs (2018)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Hayato、Sasaki Takayuki、Yamamoto Yoko、Wasaki Jun
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 1 ページ: 107-115
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic acid excretion from roots: a plant mechanism for enhancing phosphorus acquisition, enhancing aluminum tolerance, and recruiting beneficial rhizobacteria (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu Liujie、Kobayashi Yuriko、Wasaki Jun、Koyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 64 号: 6 ページ: 697-704
  • DOI: 10.1080/00380768.2018.1537093
  • NAID: 210000012049
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Uptake and utilization of phosphorus by cluster root forming woody plants grown in poor nutrient soils in western Japan. (2022)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J., Aihara, T., Okamura, T., Yamada, H., Tsubota, H.
  • 学会等名: 7th Phosphorus in Soils and Plants Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of hormones in function and development of cluster roots of white lupin (Lupinus albus L.). (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada, H., Nishida, S., Wasaki, J.
  • 学会等名: 7th Phosphorus in Soils and Plants Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] ヤマモガシ科植物Hakea laurinaの低リン耐性の解析. - HlALMT1(リンゴ酸分泌にかかわる輸送体)の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、佐々木 孝行、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第7回研究交流会
• [学会発表] 低リン環境下におけるシロバナルーピン(Lupinus albus)の 脂質組成の変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花城 清俊、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第7回研究交流会
• [学会発表] アクチノリザル植物ヤマモモのクラスター根の特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 愛原 健司、坪田 博美、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第7回研究交流会
• [学会発表] The cause that cluster root forms short rootlets in white lupin (Lupinus albus L.). (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamada, H., Nishida, S., Wasaki, J.
  • 学会等名: 11th Symposium of the International Society of Root Research
  • 国際学会
• [学会発表] 低リン耐性植物の根分泌物による難利用性リン可給化機構に関する研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • 招待講演
• [学会発表] クラスター根を形成する植物の養分吸収 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第6回研究交流会
  • 招待講演
• [学会発表] シロバナルーピンのクラスター根形成におけるエチレンの役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、西田 翔、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
• [学会発表] クラスター根形成種ヤマモモの低リン耐性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 愛原 健司、坪田 博美、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
• [学会発表] シロバナルーピンのクラスター根における小根伸長停止の要因 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、西田 翔、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第6回研究交流会
• [学会発表] クラスター根形成種ヤマモモの低リン耐性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 愛原 健司、坪田 博美、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第6回研究交流会
• [学会発表] 低リン耐性植物ハケアが形成するクラスター根の遺伝子発現解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、西田 翔、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2020年度岡山大会
• [学会発表] 中国地方の貧栄養な花崗岩質土壌に生育する木本植物の養分吸収特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳、岡村 惟史、山田 大綱、愛原 健司、坪田 博美、渡部 敏裕
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2020年度岡山大会
• [学会発表] What is the actual merit of cluster root formation in phosphorus uptake from real soil? (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamura, T., Sano, T., Furutani, H., Yamada, H., Tsubota, H., Lambers, H., Wasaki, J.
  • 学会等名: Rhizosphere 5
  • 国際学会
• [学会発表] ルーピンの示す低リン耐性形質の品種間差. (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐野 鼓、西田 翔、俵谷 圭太郎、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2019年度静岡大会
• [学会発表] 農耕地土壌におけるイノシトールリン酸資化性細菌の分布. (2019)
  • 著者名/発表者名: 海野 佑介、尹 永根、橋本 洋平、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2019年度静岡大会
• [学会発表] リン欠乏状態における野生イネと栽培イネの根の浸出物のメタボローム解析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 松島 千智、北原 綾華、Matthew Shenton、和崎 淳、及川 彰、程 為国、俵谷圭太郎
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2019年度静岡大会
• [学会発表] 低リン環境下でヤマモガシが形成するクラスター根の機能分析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 山田 大綱、岡村 惟史、西田 翔、坪田 博美、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第5回研究交流会
• [学会発表] 米とコシヒカリのリンリサイクリング能の違い. (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 百花、西田 翔、俵谷 圭太郎、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第5回研究交流会
• [学会発表] 植物による根圏有機態リン利用の分子機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 丸山 隼人、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会シンポジウム「リン最前線：分子から圃場レベルの土壌肥料学と植物栄養学の連携」
  • 招待講演
• [学会発表] クラスター状の根を形成する植物の根圏におけるリン動態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第４回研究交流会
  • 招待講演
• [学会発表] 長鎖ノンコーディングRNAを介した植物の低窒素・低リン適応戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西田 翔、福田 牧葉、筧 雄介、嶋田 幸久、和崎 淳、藤原 徹
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Properties of mineral accumulation of solfatara plants in western Japan. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J., Yamamoto, A., Saito, T., Tsubota, H., Watanabe, T., Nakatsubo, T.
  • 学会等名: 10th International Symposium on ‘Plant-Soil Interactions at Low pH’
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of LaMATE-PI1, a candidate of citrate transporter isolated from cluster roots of white lupin. (2018)
  • 著者名/発表者名: Furutani, H., Hanashiro, K., Fujii, Y., Maruyama, H., Sasaki, T., Wasaki, J.
  • 学会等名: 6th Symposium on Phosphorus in Soils and Plants
  • 国際学会
• [学会発表] Mobilization of unavailable phosphate in the rhizosphere soil by cluster roots of Helicia cochinchinensis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamura, T., Watanabe, T., Tsubota, H., Wasaki, J.
  • 学会等名: 6th Symposium on Phosphorus in Soils and Plants
  • 国際学会
• [学会発表] 日本在来種ヤマモガシのクラスター根におけるリン可給化能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡村 惟史、渡部 敏裕、坪田 博美、和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
• [学会発表] 日本に在来するカヤツリグサ科植物のダウシフォーム根形成と低リン耐性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳、松山 理絵、枡田 元気、渡部 敏裕
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
• [学会発表] シロバナルーピンのクラスター根で発現するMATEファミリートランスポーターの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古谷 浩章、花城 清俊、藤井 友美、西田 翔、佐々木 孝行、和崎 淳
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第４回研究交流会
• [図書] Root Systems in Sustainable Agricultural Intensification (2021)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J., Dissanayaka, D.M.S.B.
  • 総ページ数: 464
  • 出版者: Wiley-Blackwell