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根圏メタボロダイナミックスの分子・数理基盤

研究課題

研究課題/領域番号 18H02313
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分41050:環境農学関連
研究機関京都大学

研究代表者

杉山 暁史  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20598601)

研究分担者 濱本 昌一郎  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30581946)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード根圏 / メタボロダイナミクス / イソフラボン / シミュレーション / 動態解析 / ダイズ / 根箱 / 圃場栽培 / ダイゼイン / 植物代謝物 / 代謝物
研究成果の概要

根圏は植物の生育に重要な領域である。しかし、根圏は土壌の中で植物の生育に従って変化するため、圃場環境で根圏と非根圏を区別することは難しかった。私たちはダイズ根から分泌されるイソフラボン、ダイゼインをモデルとして、根から分泌された植物代謝物の根圏中の動態から根圏域を定義することを目指した。移流分散方程式を用いたダイゼイン移動の支配方程式により、根圏でのダイゼインの移動をシミュレーションし、ダイゼインの移動は根から数ミリの極めて微小な領域にとどまることを算出した。ダイズを根箱や圃場栽培により検証した結果、このシミュレーション結果が正しいことが確かめられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

根圏代謝物シミュレーションがダイゼインの動態推定に適応可能であることが明らかになっ
た。このシミュレーションは他の植物代謝物の根圏での動態解析にも広く用いることができ、植物の生育に重要な代謝物の圃場環境での動態を明らかにするために活用できる。根圏の代謝物や微生物の機能を利用した農業につながる成果である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 7件、 招待講演 14件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Tomato roots secrete tomatine to modulate the bacterial assemblage of the rhizosphere2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayasu Masaru、Ohno Kohei、Takamatsu Kyoko、Aoki Yuichi、Yamazaki Shinichi、Takase Hisabumi、Shoji Tsubasa、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 0 号: 1 ページ: 270-284

    • DOI

      10.1093/plphys/kiab069

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of developmentally regulated daidzein secretion from soybean roots in field conditions as compared with hydroponic culture2021

    • 著者名/発表者名
      Toyofuku Miwako、Okutani Fuki、Nakayasu Masaru、Hamamoto Shoichiro、Takase Hisabumi、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 0 号: 5 ページ: 1165-1169

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab017

    • NAID

      120007189266

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diurnal metabolic regulation of isoflavones and soyasaponins in soybean roots2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Hinako、Nakayasu Masaru、Aoki Yuichi、Yamazaki Shinichi、Nagano Atsushi J.、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 4 号: 11

    • DOI

      10.1002/pld3.286

    • NAID

      120006940258

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rhizosphere modelling reveals spatiotemporal distribution of daidzein shaping soybean rhizosphere bacterial community2020

    • 著者名/発表者名
      Okutani Fuki、Hamamoto Shoichiro、Aoki Yuichi、Nakayasu Masaru、Nihei Naoto、Nishimura Taku、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Plant, Cell & Environment

      巻: 43 号: 4 ページ: 1036-1046

    • DOI

      10.1111/pce.13708

    • NAID

      120006843523

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The soybean rhizosphere: Metabolites, microbes, and beyond-A review2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Research

      巻: 1 ページ: 005-005

    • DOI

      10.1016/j.jare.2019.03.005

    • NAID

      120006712294

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Uptake of adenine by purine permeases of Coffea canephora2019

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa Hirofumi、Shitan Nobukazu、Kusano Hiroaki、Ogita Shinjiro、Yazaki Kazufumi、Sugiyama Akifumi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1300-1305

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1606698

    • NAID

      120006796496

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 植物ケミカルが形成する根圏領域とその機能2021

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史、中安大、矢崎一史
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイズ根圏へのイソフラボン分泌に関与するβ-グルコシダーゼの機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      松田 陽菜子、山崎 由実、森吉 英子、中安 大、高瀬 尚文、岡崎 伸、加賀 秋人、矢崎 一史、杉山 暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 根圏ケミカルの新しい機能と作物生産への応用2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイズ特化代謝産物の根圏分泌及び生合成遺伝子発現の日周変動解析2020

    • 著者名/発表者名
      松田陽菜子、中安大、山崎真一、青木裕一、永野惇、矢崎一史、杉山暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] 代謝物を介した根圏微生物叢形成のモデル実験系の構築2020

    • 著者名/発表者名
      豊福美和子 , 中安大 , 奥谷芙季 , 矢崎一史 , 杉山暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] 根圏領域における植物ケミカルの機能と植物成長調節への展開2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史、中安大、矢崎一史
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fate and function of plant specialized metabolites in the rhizosphere2020

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama
    • 学会等名
      MBSJ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 根圏代謝物の新しい機能2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 作物頑健性向上を目指す根圏ケミカルワールドの研究2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      2020年植物科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 初期土壌水分がダイズ根近傍の水・イオン動態に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      仲宗根瑠泉、濱本昌一郎、二瓶直登、西村拓
    • 学会等名
      第69回農業農村工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Moisture Content on Soil Water, Potassium and Cesium Movements in the Vicinity of Soybean Roots2020

    • 著者名/発表者名
      Rui Nakasone, Shoichiro Hamamoto, Naoto Nihei, Taku Nishimura
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 根圏ケミカルの新しい機能と作物生産への応用2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物ケミカルが形成する根圏領域とその機能2020

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史、中安大、矢崎一史
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 土壌の間隙構造と物質移動特性2020

    • 著者名/発表者名
      濱本昌一郎,大古湧之,西村拓
    • 学会等名
      東京大学アイソトープ総合センターイメージングセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ダイズ根近傍でのカリウムおよびセシウム動態2020

    • 著者名/発表者名
      濱本昌一郎
    • 学会等名
      東京大学農学生命科学研究科研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Spatiotemporal distribution of daidzein influences bacterial community assembly and function in the soybean rhizosphere2019

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama
    • 学会等名
      International Symposium on the Future Direction of Plant Science by Young Researchers
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rhizosphere modelling reveals the spatiotemporal distribution of daidzein, which alters bacterial communities in the rhizosphere2019

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama, Fuki Okutani, Shoichiro Hamamoto, Naoto Nihei, Taku Nishimura, Yuichi Aoki, Kazufumi Yazaki
    • 学会等名
      Rhizosphere5
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイズ根圏に分泌される特化代謝産物の日周変動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      松田陽菜子、中安大、矢崎一史、杉山暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会 第29回研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 根圏分泌のモデル実験系の構築及び圃場でのダイズ根分泌物の解析2019

    • 著者名/発表者名
      豊福美和子 , 中安大, 奥谷芙季, 髙瀨尚文, 矢崎一史, 杉山暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会 第29回研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ダイズ根圏におけるダイゼインの動態と根圏微生物への影響2019

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史 ,奥谷芙季 ,中安大 ,濱本昌一郎 ,二瓶直登,西村 拓 , 青木裕一,矢崎一史
    • 学会等名
      植物微生物研究会 第29回研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Specialized metabolites in the rhizosphere of soybean: dynamics and functions in biological communications2019

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama, Fuki Okutani, Shoichiro Hamamoto, Naoto Nihei, Taku Nishimura, Yuichi Aoki, Kazufumi Yazaki
    • 学会等名
      5th Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイズ根近傍でのKおよびCs動態2019

    • 著者名/発表者名
      濱本昌一郎,相山貴昭,二瓶直登,西村拓
    • 学会等名
      ふくしま再生の会 第19回活動報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 粘土鉱物添加がダイズ根近傍でのイオン動態に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      濱本昌一郎,相山貴昭,二瓶直登,西村拓
    • 学会等名
      2019年度農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 杉山暁史根圏微生物叢を制御する植物特化代謝物2019

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      日本学術振興会植物バイオ第160委員会 第5期 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイズ根圏におけるダイゼインの動態と機能の解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥谷 芙季,濱本 昌一郎,二瓶 直登,西村 拓,青木 裕一,高瀬 尚文, 矢崎 一史,杉山 暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タバコにおけるサントパインの生合成及び分泌の解析2018

    • 著者名/発表者名
      島崎 智久、川崎 崇、矢崎 一史、杉山 暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ムラサキ根から分泌されるシコニン類の根圏における動態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 鴻,濱本 昌一郎,西村 拓, 矢崎 一史 ,杉山 暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 根圏カフェインのモデル化に向けたコーヒーノキにおけるカフェイン分泌の解析2018

    • 著者名/発表者名
      大野滉平, 中安大, 川上智, 濱本昌一郎, 西村拓, 矢崎一史, 杉山暁史
    • 学会等名
      植物微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イソフラボン動態解析に基づくダイズ根圏の定義2018

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      理研シンポジウム「植物の代謝制御と化学生物学の新展開」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PLANT SPECIALIZED METABOLITES IN THE RHIZOSPHERE: DYNAMICS AND FUNCTIONS IN BIOLOGICAL COMMUNICATION2018

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama
    • 学会等名
      The Plant Microbiome 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamics and functions of plant bioactive compounds in the rhizosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Sugiyama
    • 学会等名
      3rd ARN symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 代謝物の動態解析から根圏を規定できるか? ~ダイズ根圏でのイソフラボンを例として~2018

    • 著者名/発表者名
      杉山暁史
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トマト根からのトマチン分泌の解析2018

    • 著者名/発表者名
      大野 滉平、中安 大、矢崎 一史、杉山 暁史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粘土鉱物がダイズ根近傍域でのイオン動態に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      濱本 昌一郎、相山貴昭、二瓶直登、小暮俊博、杉山暁史、西村 拓
    • 学会等名
      土壌物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 京都大学生存圏研究所森林圏遺伝子統御分野

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] ダイズの分泌物「ダイゼイン」が根圏微生物叢を形成することを解明

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2020-01-14

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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