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Multi-omics による根圏微生物とモエジマシダとの相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18F18393
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
研究機関東北大学

研究代表者

井上 千弘  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30271878)

研究分担者 HO YING-NING  東北大学, 環境科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードモエジマシダ / 根圏微生物 / 根抽出物 / シデロフォア / ヒ素 / ファイトレメディエーション / メタボロミクス / 内生菌 / 相互関係
研究実績の概要

本研究では、モエジマシダをはじめとするイノモトソウ属シダの根圏土壌中からヒ素の可溶化を促進させる微生物を選抜、同定し、その微生物を接種した系でのヒ素溶出促進を確認するとともに、モエジマシダとその根圏微生物の相互関係を遺伝子レベルおよび代謝産物レベルで詳細に解析することを目的とした。
モエジマシダ等の根圏から合計77株の細菌を単離し、亜ヒ酸酸化活性、ヒ酸還元活性、シデロフォア生成能力、IAA生成能力等の評価を行い、いずれの能力も高い2株(m318株およびr507株)を得た。m318株を根圏土壌に接種したところ、モエジマシダでは最大1.5倍、イノモトソウでは最大2.3倍のヒ素溶出効果が得られた。データベースより得られた遺伝子情報から、m318株が非リボゾームペプチド遺伝子クラスタを保有しており、シデロフォアを合成する可能性があることが推定された。そこでm318株をシデロフォア産生培地で生育させたところ、951種の既知物質が同定され、IAAや抗生物質、coenzyme Q10の前駆体であるUbiquinoneなどが見出されたが、既存のシデロフォアは見出されなかった。そのため、m318株はこれまで報告されていない新規のシデロフォア(またはその類似物質)を産生している可能性が高いことが明らかになった。モエジマシダの根抽出物を解析し、培地へのヒ素添加により影響を受けたと考えられる代謝経路27種類を同定した。これまでモエジマシダの根抽出物(根の代謝産物)の解析(メタボロミクス)は行われておらず、世界初の研究成果である。以上総括すると、本研究によりモエジマシダとその根圏微生物の相互関係を遺伝子レベルおよび代謝産物レベルで解析するMulti-omicsの土台がを確立できた。今後本研究の成果をヒ素高蓄積植物と根圏微生物との相互作用の解明とその環境修復への応用に繋げたい。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A multifunctional rhizobacterial strain with wide application in different ferns facilitates arsenic phytoremediation2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Chongyang、Ho Ying-Ning、Makita Ryota、Inoue Chihiro、Chien Mei-Fang
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 712 ページ: 134504-134504

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2019.134504

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MerB3, an organomercurial lyase of Bacillus as an antidote against organomercurial poisoning.2019

    • 著者名/発表者名
      Mei-Fang Chien, Ying-Ning Ho, Hui-Tzu Lin, Kuo-Hsing Lin, Ginro Endo, Chieh-Chen Huang
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Biotechnology

      巻: 19 ページ: 73-80

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] P- and Fe-deficiency stresses affect arsenic uptake and root exudation of Pteris vittata2019

    • 著者名/発表者名
      Chongyang Yang, Mei-Fang Chien, Yin-Ning Ho, Chihiro Inoue
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Science and Development

      巻: 10 号: 12 ページ: 430-434

    • DOI

      10.18178/ijesd.2019.10.12.1211

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of A Novel Arsenic Resistance Transposon Nested in A Mercury Resistance Transposon of Bacillus sp. MB242019

    • 著者名/発表者名
      Mei-Fang Chien, Ying-Ning Ho, Hui-Erh Yang, Masaru Narita, Keisuke Miyauchi, Ginro Endo and Chieh-Chen Huang
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 7 号: 11 ページ: 566-576

    • DOI

      10.3390/microorganisms7110566

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MerB3, an organomercurial lyase of Bacillus as an antidote against organomercurial poisoning2019

    • 著者名/発表者名
      Mei-Fang Chien, Ying-Ning Ho, Hui-Tzu Lin, Kuo-Hsing Lin, Ginro Endo, Chieh-Chen Huang
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Microbiology

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of multifunctional rhizobacteria from As hyperaccumulators and their potential in promoting As phytoremediation2019

    • 著者名/発表者名
      Chongyang Yang, Mei-Fang Chien, Ying-Ning Ho, Chihiro Inoue
    • 学会等名
      ASM Microbe 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metabolomic analyses of an arsenic hyperaccumulator, Pteris vittata, and its arsenic accumulation helper, Pseudomonas vancouverensis m3182019

    • 著者名/発表者名
      Ying-Ning, Ho, Chongyang, Yang, Mei-Fang Chien, Chihiro Inoue
    • 学会等名
      第13回細菌学若手コロッセウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-11-12   更新日: 2024-03-26  

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