根粒根圏土壌微生物相の群集構造解析によるマメ科作物の連作障害発生機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22580074
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 池田 成志 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター大規模畑作研究領域, 主任研究員 (20396609)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 根粒 / 連作障害 / マメ科 / 土壌微生物 / 根圏 / 細菌 / 糸状菌 / 線虫 / 真核微生物 / ダイズ / インゲン / 微生物多様性 / RISA / 連作 / 土壌DNA / 微生物 / 多様性 / 連鎖障害 / 生態学 / 土壌学 / 遺伝子 / 植物

研究成果の概要

根粒の存在がマメ科作物の連作障害の主因と考え、根粒着生量の異なるダイズ変異体（非着生型、超着生型、野生型）を3年間連作し、前作が連作に弱い後作のインゲンの根圏土壌の微生物多様性に及ぼす影響を検討した。その結果、前作までの連作ダイズの根粒形成量が後作のインゲン根圏土壌に対する 影響は線虫を含めた真核微生物の群集構造解析では観察されなかった。しかしながら、根粒非着生ダイズ変異体の連作はインゲンの連作に似た土壌細菌相を形成することが示唆された。また、糸状菌類の解析の結果からは、根粒のバイオマスが増加するとMortierella elongataの割合が根圏で増加することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Bacterial community shifts associated with high abundance of Rhizobium spp. in potato roots under macronutrient-deficient conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Unno, Takuro Shinano, Kiwamu Minamisawa, Seishi Ikeda
  • 雑誌名: Soil Biology & Biochemistry 巻: 80 ページ: 232-236
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2014.10.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elevated atmospheric CO2 levels affect community structure of rice root-associated bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo, Dongyan Liu, Hirohito Tsurumaru, Seishi Ikeda, Susumu Asakawa, Takeshi Tokida, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Naohiro Aoki, Ken Ishimaru, Kazuhiro Ujiie, Yasuhiro Usui, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Kentaro Hayashi, Toshihiro Hasegawa and Kiwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00136
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metagenomic Analysis of the Bacterial Community Associated with the Taproot of Sugar Beet (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirohito Tsurumaru, Takashi Okubo, Kazuyuki Okazaki, Megumi Hashimoto, Kaori Kakizaki, Eiko Hanzawa, Hiroyuki Takahashi, Noriyuki Asanome, Fukuyo Tanaka, Yasuyo Sekiyama, Seishi Ikeda, and Kimwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 30 号: 1 ページ: 63-69
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME14109
  • NAID: 130005061718
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of Leaf Blade- and Leaf Sheath-Associated Bacterial Communities and Assessment of Their Responses to Environmental Changes in CO₂, Temperature, and Nitrogen Levels under Field Conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Seishi Ikeda, Takeshi Tokida, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Yasuhiro Usui, Takashi Okubo, Kanako Tago, Kentaro Hayashi, Yasuyo Sekiyama, Hiroshi Ono, Satoru Tomita, Masahito Hayatsu, Toshihiro Hasegawa, and Kiwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 30 号: 1 ページ: 51-62
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME14117
  • NAID: 130005061713
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low Nitrogen Fertilization Adapts Rice Root Microbiome to Low Nutrient Environment by Changing Biogeochemical Functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Seishi Ikeda, Kazuhiro Sasaki, Takashi Okubo, Akifumu Yamashita, Kimihiro Terasawa, Zhihua Bao, Dongyan Liu, Takeshi Watanabe, Jun Murase, Susumu Asakawa, Shima Eda, Hisayuki Mitsui, Tadashi Sato, and Kiwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 1 ページ: 50-59
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13110
  • NAID: 130003390907
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Assessment of the Diversity of Culturable Bacteria from Main Root of Sugar Beet (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Okazaki, Takao Iino, Yosuke Kuroda, Kazunori Taguchi, Hiroyuki Takahashi, Takuji Ohwada, Hiroto Tsurumaru, Takashi Okubo, Kiwamu Minamisawa, and Seishi Ikeda
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 2 ページ: 220-223
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13182
  • NAID: 130004057181
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phylogeny and Functions of Bacterial Communities Associated with Field-Grown Rice Shoots (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo, Seishi Ikeda, Kazuhiro Sasaki, Kenshiro Ohshima, Masahira Hattori, Tadashi Sato, and
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 3 ページ: 329-332
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME14077
  • NAID: 130004677526
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Assessment of Urea-Formaldehyde Fertilizer on the Diversity of Bacterial Communities in Onion and Sugar Beet (2014)
  • 著者名/発表者名: Seishi Ikeda, Keijiro Suzuki, Makoto Kawahara, Masao Noshiro, and Naokazu Takahashi
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 2 ページ: 231-234
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13157
  • NAID: 130004057177
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 植物共生科学の新展開と農学研究におけるパラダイムシフト (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田成志、鶴丸博人、大久保卓、岡崎和之、南澤究、
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 7 ページ: 462-470
  • NAID: 10031184722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Characterization of the Bacterial Community in a Potato Phytosphere (2013)
  • 著者名/発表者名: Someya, N., Y.O. Kobayashi, S. Tsuda and S. Ikeda
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 28 号: 3 ページ: 295-305
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13006
  • NAID: 10031191412
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物生育促進細菌の研究動向 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鶴丸博人、橋本萌、池田成志、南澤究
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 巻: 84 ページ: 418-423
  • NAID: 110009766666
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環境微生物研究とリスク管理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 雑誌名: 日本微生物生態学会誌 巻: 28 ページ: 75-76
• [雑誌論文] 植物共生微生物と「土づくり」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田 成志
  • 雑誌名: あぐりぽーと 巻: 101 ページ: 6-6
• [雑誌論文] 生産現場で働く微生物資材・連載３・植物共生微生物と農業・その２ (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 成志
  • 雑誌名: ニューカントリー 巻: 7 ページ: 50-52
• [雑誌論文] 生産現場で働く微生物資材・連載３・植物共生微生物と農業・その１ (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 成志
  • 雑誌名: ニューカントリー 巻: 6 ページ: 52-53
• [雑誌論文] Pyrosequence Read Length of 16S rRNA Gene Affects Phylogenetic Assignment of Plant-associated Bacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 27 号: 2 ページ: 204-208
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME11258
  • NAID: 10030432208
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrogen Cycling in Rice Paddy Environments: Past Achievements and Future Challenges (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 26 号: 4 ページ: 282-292
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME11293
  • NAID: 10029977814
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Genotype of the Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Gene (CCaMK) Determines Bacterial Community Diversity in Rice Roots under Paddy and Upland Field Conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S.
  • 雑誌名: Applied Environmental Microbiology 巻: 77 号: 13 ページ: 4399-4405
  • DOI: 10.1128/aem.00315-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and Genetic Characterization of Aurantimonas and Methylobacterium Strains from Stems of Hypernodulated Soybeans (2011)
  • 著者名/発表者名: Anda, M.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 26 号: 2 ページ: 172-180
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME10203
  • NAID: 10029123041
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoregulation of nodulation interferes with impacts of nitrogen fertilization levels on the leaf-associated bacterial community in soybeans (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S.
  • 雑誌名: Applied Environmental Microbiology 巻: 77 号: 6 ページ: 1973-1980
  • DOI: 10.1128/aem.02567-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rapid and simple PCR method for identifying isolates of the genus Azospirillum within populations of rhizosphere bacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: Shime, A.
  • 雑誌名: Journal of Applied Microbiology 巻: 111 ページ: 915-924
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoregulation of Nodulation Interferes with Impacts of Nitrogen Fertilization Levels on the Leaf-Associated Bacterial Community in Soybeans (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, et al.
  • 雑誌名: Ikeda, S., M.Anda, S.Inaba, S.Eda, S.Sato, K.Sasaki, S.Tabata, H.Mitsui, T.Sato, T.Shinano, K.Minamisawa 巻: 77 ページ: 1973-1980
  • 査読あり
• [雑誌論文] Community- and Genome-Based Views of Plant-Associated Bacteria : Plant-Bacterial Interactions in Soybean and Rice (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, S., T.Okubo, M.Anda, H.Nakashita, M.Yasuda, S.Sato, T.Kaneko, S.Tabata, S.Eda, A.Momiyama, K.Terasawa, H.Mitsui, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 51 ページ: 1398-1410
  • NAID: 10027351961
  • 査読あり
• [学会発表] 根粒根圏土壌微生物相の群集構造解析によるマメ科作物の連作障害の発生機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田成志、臼木一英、南澤 究
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-12-03
• [学会発表] 植物共生科学の新展開と農学研究のパラダイムシフト (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田成志、南澤究
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular community analysis for unraveling plant-microbes interactions in arable land (2014)
  • 著者名/発表者名: Seishi Ikeda and Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: the 6th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress
  • 発表場所: Haikou, China
  • 年月日: 2014-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] ジャガイモそうか病に対する抵抗性レベルの異なるジャガイモ8品種間における根および塊茎関連細菌群集の構造比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林晃
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 植物共生微生物と農業 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 農の周辺講座、有機実業、大牧牧場、共催
  • 発表場所: とかちプラザ(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] 植物共生科学の新展開と農業再考 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 茨城大学推進研究プロジェクト公開シンポジウム
  • 発表場所: 茨城大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-11
• [学会発表] 植物共生科学の新展開と農業への応用について (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 成志
  • 学会等名: 平成24年度日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 豊橋科学技術大学
• [学会発表] 植物共生微生物相の解析による有機栽培作物の特性評価の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 日本有機農業学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-12-11
• [学会発表] 緩効性肥料が植物共生微生物相に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会北海道支部秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] 植物共生微生物と農業 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 北農会第2回シンポジウム
  • 発表場所: 北農健保会館(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] ジャガイモから分離した蛍光性シュードモナス菌株の多様性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 染谷信孝
  • 学会等名: 日本土壌微生物学会
  • 発表場所: 鳴子公民館
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] 有機栽培ジャガイモの根系に共生する細菌群集の構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 日本土壌微生物学会大会
  • 発表場所: 鳴子公民館
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] A rapid and simple PCR method to identify isolates belonging to the Genus Azospirillum (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林創平
  • 学会等名: 10th international conference of the east and southeast Asiafederation of soil science societies
  • 発表場所: Cinnamon Lakeside, Colombo, Sri Lanka
  • 年月日: 2011-10-11
• [学会発表] 非培養法および培養によるジャガイモ共生細菌の多様性比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 染谷信孝
  • 学会等名: 日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] Taxonomic and ecological evaluation of actinomycetes isolated in Vietnam (2011)
  • 著者名/発表者名: 崎山弥生
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] A rapid and simple PCR-based detection method targeting the genus Azospirillum (2011)
  • 著者名/発表者名: Shime, A.
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Comparison of root- and tuber-associated bacterial communities between common scab-resistant and -susceptible barieties of potato (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林有紀
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Genetic diversity of fluorescent pseudomonads in the phyllosphere and rhizosphere of potato plants in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: 染谷信孝
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Molecular diversity of potato-associated bacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: 染谷信孝
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 植物共生科学の新展開と肥培管理の再考 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: 平成23年度第60回北海道高等学校農業教育研究大会/第15回全国高等学校農業協会北海道支部大会・分科会
  • 発表場所: とかちプラザ
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] 植物共生科学の新展開と肥培管理の再考 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 学会等名: NPO法人有機農業技術会議・第4回有機農業技術原論研究会
  • 発表場所: アジア太平洋資料センター(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-19
• [学会発表] OsCCaMKは水稲根と陸稲根の細菌群集構造を変化させる (2011)
  • 著者名/発表者名: 南澤究
  • 学会等名: 植物微生物研究会第21回研究交流会
  • 発表場所: 岡山大学創立50周年記念館(岡山)
• [図書] 改訂新編土壌微生物実験法（13－4 RISA） (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田成志（分担）
  • 出版者: 養賢堂
• [産業財産権] 植物の生育促進剤 (2013)
  • 発明者名: 岡崎和之、池田成志、他8名
  • 権利者名: 農業・食品産業技術総合研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-146402
  • 出願年月日: 2013-07-12