根組織内エンドファイト群集理解と植物受容因子探索の融合による新しい育種戦略

• 研究課題/領域番号: 20K05982
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39010:遺伝育種科学関連
• 研究機関: 大阪教育大学
• 研究代表者: 鈴木 剛 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: マイクロバイオーム / エンドファイト / イネ / Endosphere / 根組織内バクテリア / FISH法 / 植物-微生物間相互作用

研究開始時の研究の概要

本研究では『マイクロバイオーム解析』と『植物組織内バクテリア局在可視化』を両輪に、エンドファイト群集の基盤情報を蓄積する。様々な環境下・生育状態のイネやトマト根組織内マイクロバイオームを解析し、エンドファイト群集として『植物の生育状況』と『バクテリア組織内局在』が連関しているバクテリア種を探索・同定する。さらには、この植物-微生物間相互作用に関係する植物側受容因子を遺伝学的に精査し、持続的農業に寄与する新しい育種戦略を構築する。

研究成果の概要

本研究では、次世代シークエンサーを利用して、イネやトマトの成育に影響する根組織内の細菌叢を理解した。また、注目したバクテリアの組織内局在をFISH法による可視化によって証明した。さらにエンドファイトを取り込む遺伝因子を同定するためのPCR分析基盤の構築を試みた。日本のイネ根組織内マイクロバイオームデータは統計解析により包括的に分析し、マレーシアのデータと比較した結果を、研究協力者との国際共同研究成果として論文発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学述的には、本研究成果によって植物と共生菌の相互作用を包括的に理解することができ、イネにおいてはマレーシアと日本で地域が違うなかでの根組織内バクテリアの共通性などを明らかにしたことが意義深い。また、PCRを用いてバクテリア量を決定する手法を確立し、遺伝学的解析を行うための基礎を築くことができた。社会的意義としては、今後の次世代型持続的農業のためにエンドファイトを最大限利用できるイネの育成に向けて
第一歩を踏み出すことができ、またトマト栽培におけるコンパニオンプランツの役割をエンドファイトの面から理解することで、新しい持続的農業へ寄与できる可能性を示した。

研究成果

• [国際共同研究] モナシュ大学マレーシア(マレーシア)
• [国際共同研究] モナシュ大学マレーシア(マレーシア)
• [国際共同研究] モナシュ大学マレーシア(マレーシア)
• [国際共同研究] モナシュ大学マレーシア(マレーシア)
• [雑誌論文] Comparative analysis of root associated microbes in tropical cultivated and weedy rice (Oryza spp.) and temperate cultivated rice. (2024)
  • 著者名/発表者名: Juliyanti, V., Itakura, R., Kotani, K., Lim, S.Y., Suzuki, G., Chong, C.W., Song, B.K., Rahman, S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 号: 1 ページ: 9656-9656
  • DOI: 10.1038/s41598-024-60384-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatiogenetic characterization of <i>S</i> receptor kinase (<i>SRK</i>) alleles in naturalized populations of <i>Raphanus sativus</i> L. var. <i>raphanistroides</i> on Yakushima island (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K., Kanomata, T., Kon, A., Masuko-Suzuki, H., Ito, K., Ogata, S., Takada, Y., Komatsubara, Y., Nakamura, T., Watanabe, T., Koizumi, S., Sanuki, H., Park, J.-I., Niikura, S., Suwabe, K., Fujii, S., Murase, K., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 96 号: 3 ページ: 129-139
  • DOI: 10.1266/ggs.20-00066
  • NAID: 130008102461
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2021-06-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic diversity of genes controlling unilareral incompatibility in Japanese cultivars of Chinese cabbage. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takada, Y., Mihara, Y., He, Y., Xie, H., Ozaki, Y., Nishida, H., Hong, S., Lim, Y. P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Plants 巻: 10 号: 11 ページ: 2467-2467
  • DOI: 10.3390/plants10112467
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of self-incompatible <i>Brassica napus</i> lines lacking <i>SP11</i> expression (2020)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, T., Okamoto, M., Hikichi, E., Ogawa, M., Takada, Y., Suzuki, G., Takayama, S., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 95 号: 3 ページ: 111-118
  • DOI: 10.1266/ggs.19-00050
  • NAID: 130007891310
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2020-06-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Double-locking mechanism of self-compatibility in Arabidopsis thaliana: the synergistic effect of transcriptional depression and disruption of coding region in the male specificity gene. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suwabe, K., Nagasaka, K., Windari, E. A., Hoshiai, C., Ota, T., Takada, M., Kitazumi, A., Masuko-Suzuki, H., Kagaya, Y., Yano, K., Tsuchimatsu, T., Shimizu, K. K., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 576140-576140
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.576140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanism of self/nonself- discrimination in Brassica self-incompatibility. (2020)
  • 著者名/発表者名: Murase, K., Moriwaki, Y., Mori, T., Xiao, L., Masaka, C., Takada, Y., Maesaki, R., Mishima, M., Fujii, S., Hirano, Y., Kawabe, Z., Nagata, K., Terada, T., Suzuki, G., Watanabe, M., Shimizu, K., Hakoshima, T., and Takayama, S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 4916-4916
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18698-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著