菌寄生植物ランにおける難発芽性種子の発芽スイッチ制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18J01755
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 三浦 千裕 鳥取大学, 農学部, 特別研究員(PD) (50758589)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: マイクロバイオーム / 菌従属栄養植物 / ラン科植物 / アンプリコンシーケンス / 土壌真菌群集 / 種子発芽 / 寄生・共生 / 土壌微生物相解析 / 土壌微生物相 / アンプリコンシーケンス解析 / 種皮 / 共生菌 / 病原菌

研究実績の概要

ラン科植物は共生菌から得た栄養を種子発芽に利用するため，特定の共生菌と共生できるかが発芽に大きく影響する．自然界では成熟した親個体の周囲で発芽率が高まる現象 (ポジティブマザーエフェクト) が複数の地生ランで報告されているが，これは親個体の周辺に共生菌が多く分布するためと考えられている．しかし群集レベルで真菌類の分布に違いがあるかについては不明である．そこで本研究ではキンラン (Cephalanthera falcata) の成熟した親個体からの距離により真菌群集が異なるか，真菌類の分布と発芽率には相関があるかについて，鳥取大学・蒜山の森にて調査を行った．親個体から0.1, 1, 2, 3 mの地点および周囲に親個体が存在しないに地点にナイロンメッシュに包んだ種子を埋土し，1年後に回収して観察した結果，親個体の周囲に埋土した種子は発芽していた．一方親個体から離れた場所では発芽せず，先行研究の結果を支持した．種子を埋土した土壌を真菌類のITS2配列を用いたアンプリコンシーケンスに供し真菌群集を解析した結果，属レベルでは成熟個体からの距離に応じた群集組成に明確な違いは認められなかった．一方OTUレベルでは発芽種子で優占していた4種のOTUが成熟個体の周囲で多く検出された．系統解析の結果これらはTomentella属菌と最も相同性が高かった．興味深いことに，Tomentella属に分類されるOTUは調査した土壌に普遍的に分布したことから，特定のTomentella属菌のみが発芽に貢献していると考えられた．以上の結果から，キンランの発芽と共生菌の分布には正の相関があるものの，共生菌以外の真菌群集は発芽に影響しないことが示唆された．

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Orchid mycorrhizal fungi and ascomycetous fungi in epiphytic Vanda falcata roots occupy different niches during growth and development (2022)
  • 著者名/発表者名: Pujasatria Galih Chersy、Nishiguchi Ikuo、Miura Chihiro、Yamato Masahide、Kaminaka Hironori
  • 雑誌名: Mycorrhiza 巻: 32 号: 5-6 ページ: 481-495
  • DOI: 10.1007/s00572-022-01089-y
• [雑誌論文] In Vitro Symbiotic Germination: A Revitalized Heuristic Approach for Orchid Species Conservation (2020)
  • 著者名/発表者名: Pujasatria Galih Chersy、Miura Chihiro、Kaminaka Hironori
  • 雑誌名: Plants 巻: 9 号: 12 ページ: 1742-1742
  • DOI: 10.3390/plants9121742
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nanofibrillation is an Effective Method to Produce Chitin Derivatives for Induction of Plant Responses in Soybean (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaminaka Hironori、Miura Chihiro、Isowa Yukiko、Tominaga Takaya、Gonnami Mamu、Egusa Mayumi、Ifuku Shinsuke
  • 雑誌名: Plants 巻: 9 号: 7 ページ: 810-810
  • DOI: 10.3390/plants9070810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relative effectiveness of Tulasnella fungal strains in orchid mycorrhizal symbioses between germination and subsequent seedling growth (2020)
  • 著者名/発表者名: Fuji Masako、Miura Chihiro、Yamamoto Tatsuki、Komiyama Shintaro、Suetsugu Kenji、Yagame Takahiro、Yamato Masahide、Kaminaka Hironori
  • 雑誌名: Symbiosis 巻: 81 号: 1 ページ: 53-63
  • DOI: 10.1007/s13199-020-00681-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bletilla striata (Orchidaceae) Seed Coat Restricts the Invasion of Fungal Hyphae at the Initial Stage of Fungal Colonization (2019)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Miharu Saisho, Takahiro Yagame, Masahide Yamato and Hironori Kaminaka
  • 雑誌名: Plants (MDPI) 巻: 8 号: 8 ページ: 280-280
  • DOI: 10.3390/plants8080280
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The mycoheterotrophic symbiosis between orchids and mycorrhizal fungi possesses major components shared with mutualistic plant-mycorrhizal symbioses. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura, C., Yamaguchi, K., Miyahara, R., Yamamoto, T., Fuji, M., Yagame, T., Imaizumi-Anraku, H., Yamato, M., Shigenobu, S. and Kaminaka, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Microbe Interactions 巻: 31 号: 10 ページ: 1032-1047
  • DOI: 10.1094/mpmi-01-18-0029-r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of nanofibrillation degree of chitin for induction of plant disease resistance: Elicitor activity and systemic resistance induced by chitin nanofiber in cabbage and strawberry (2018)
  • 著者名/発表者名: Parada, R.Y., Egusa, M., Aklog, Y.F., Miura C., Ifuku, S., Kaminaka, H.
  • 雑誌名: Int. J. Biol. Macromol. 巻: 118 ページ: 2185-2192
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.07.089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Regulation of balanced root fungal community in Vanda falcata (Orchidaceae) by partitioning its mycorrhizal fungi and ascomycetous fungi across growth and development. (2022)
  • 著者名/発表者名: Galih Chersy Pujasatria, Ikuo Nishiguchi, Chihiro Miura, Masahide Yamato, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: The 11th International Conference on Mycorrhiza (ICOM11)
  • 国際学会
• [学会発表] Conservation and diversity in gibberellin-mediated transcriptional responses among host plants forming distinct arbuscular mycorrhizal morphotypes. (2022)
  • 著者名/発表者名: Takaya Tominaga, Chihiro Miura, Yuuka Sumigawa, Yukine Hirose, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Akira Mine, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: The 11th International Conference on Mycorrhiza (ICOM11)
  • 国際学会
• [学会発表] The study of Cephalanthera falcata (Orchidaceae) seed germination and soil microbiota in Hiruzen forest, Japan. (2022)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Galih Chersy Pujasatria, Takaya Tominaga, Yuki Furui, Masaya Honjo, Rena Yokomiya, Keigo Naito, Kenji Suetsugu, Masahide Yamato, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: The 11th International Conference on Mycorrhiza (ICOM11)
  • 国際学会
• [学会発表] キンラン (Cephalanthera falcata) 自生地における種子発芽と土壌微生物群集に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、Galih Chersy Pujasatria、富永貴哉、古井佑樹、本城真也、横宮玲奈、内藤圭吾、末次健司、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第68回大会
• [学会発表] ジベレリンで促進されるトルコギキョウのアーバスキュラー菌根共生の制御機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 富永貴哉、上野琴巳、武田直也、山口勝司、重信秀治、三浦千裕、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] Gibberellin promotes fungal entry and colonization during Paris-type arbuscular mycorrhizal symbiosis in Eustoma grandiflorum (2019)
  • 著者名/発表者名: Takaya Tominaga, Chihiro Miura, Naoya Takeda, Yuri kanno, Yoshihiro Takemura, Mitsunori Seo, Masahide Yamato, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: XVIII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 国際学会
• [学会発表] ラン科植物が菌従属栄養性を獲得したゲノム進化 -シランを新規モデル生物として- (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口勝司、三浦千裕、谷亀高広、大和政秀、重信秀治、上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
• [学会発表] トルコギキョウにおけるParis型アーバスキュラー菌根共生のジベレリンによる促進の分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 富永貴哉、三浦千裕、上野琴巳、武田直也、山口勝司、重信秀治、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 第29回植物微生物研究会研究交流会
• [学会発表] ラン科植物の菌根共生における共生菌感染過程の細胞生物学的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕・才所美晴・佐藤良勝・谷亀高広・東山哲也・大和政秀・上中弘典
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] ジベレリンを介したトルコギキョウParis型アーバスキュラー菌根共生の促進メカニズムの解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 富永貴哉・三浦千裕・武田直也・菅野裕里・竹村圭弘・瀬尾光範・大和政秀・上中弘典
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Cell biological analysis of the infection process in symbiotic interactions between orchids and mycorrhizal fungi (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura C., Saisho M., Sato Y., Yagame T., Higashiyama T., Yamato M., Kaminaka H.
  • 学会等名: Japan-Taiwan Plant Biology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ラン科植物シランの種皮は共生菌および病原菌の侵入を制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕・才所美晴・谷亀高広・大和政秀・上中弘典
  • 学会等名: 第28回植物微生物研究会研究交流会
• [学会発表] ラン科植物シランの共生発芽における種皮の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕・才所美晴・谷亀高広・大和政秀・上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] 共生研究の新規モデル植物シラン(Bletilla striata)のゲノム解読 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口勝司・三浦千裕・谷亀高広・大和政秀・重信秀治・上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] 新素材と未解明の機能が拓くキチン研究の新展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上中弘典・江草真由美・松川すみれ・吉岡麻衣・磯和由希子・Roxana Y. Parada・三浦千裕・伊福伸介
  • 学会等名: 平成30年度植物感染生理談話会
• [学会発表] ヒラタケのミトコンドリアDNA変異体についてのRNA sequencing解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 太田早紀子・三浦千裕・奥田康仁・上中弘典・松本晃幸
  • 学会等名: 第18回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [学会発表] Paris型アーバスキュラー菌根共生はジベレリンにより正に制御される (2018)
  • 著者名/発表者名: 富永貴哉・三浦千裕・武田直也・菅野裕理・竹村圭弘・瀬尾光範・大和政秀・上中弘典
  • 学会等名: 第28回植物微生物研究会研究交流会
• [学会発表] ジベレリンはラン科植物の共生と発芽を負に制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕・古井佑樹・山本樹稀・本城真也・山口勝司・菅野裕理・谷亀高広・大和政秀・瀬尾光範・重信秀治・上中弘典
  • 学会等名: 平成30年度植物感染生理談話会
• [学会発表] Chitin promotes growth and nitrogen uptake with the modulation of global gene expression in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsukawa S., Egusa M., Miura C., Nakatani S., Yamada J., Endo T., Ifuku S., Kaminaka H.
  • 学会等名: 14th International Chitin and Chitosan Conference & 12th Asia‐Pacific Chitin and Chitosan Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Optimization of nanofibrillation degree of chitin to induce disease resistance against fungal pathogens in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Egusa M., Parada Y.R., Aklog F.Y., Yoshioka M., Miura C., Ifuku S, Kaminaka H.
  • 学会等名: 14th International Chitin and Chitosan Conference & 12th Asia‐Pacific Chitin and Chitosan Symposium
  • 国際学会
• [備考] 鳥取大学農学部生命環境農学科 植物分子生物学研究室
  • URL: http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/faculty/kaminaka/
• [備考] 鳥取大学農学部 新着情報 Presentation Award受賞
  • URL: http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/news-detail.php?id=86