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アブラナ科植物内生細菌によるリン栄養依存的な病原性発現機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23KF0025
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分外国
審査区分 小区分39040:植物保護科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

晝間 敬  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20714504)

研究分担者 UTAMI YUNIAR  東京大学, 大学院総合文化研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2024年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード内生細菌 / 揮発性物 / 栄養 / シロイヌナズナ / Pseudomonas / 共生 / 病原 / 揮発性物質
研究開始時の研究の概要

植物に感染する微生物は同一個体であっても環境条件に応じて病原菌にもなったり、共生菌になったりする連続的な存在である。本研究は、植物の必須栄養素の一つでもあるリンの量に依存する形で植物に病原性を発揮する内生細菌のユニークな感染戦略を支える分子基盤に迫ることを目的としている。本研究により、栄養条件依存的に病原性を示す内生細菌の分子基盤が明らかになった暁にはその分子をターゲットとすることで、病原性発揮を特異的に抑止する方法論に繋がると期待している。

研究実績の概要

In nature, bacteria and fungi coexist in the roots of plants while influencing the plants' growth and health. We isolated bacterial strains, specifically Pseudomonas strains, namely Psv and Pso, that can be detrimental to plants by producing unidentified volatile compounds.If the bacteria are grown in rich media such as LB media, the nearby plants will be wilted despite any no physical interaction, suggesting the production of harmful volatiles. However, these isolates can produce beneficial volatiles for plants when grown on low-nutrient media such as 3-times-diluted LB media. We have performed the whole genome sequencing for both strains and found that they share an operon, i.e., pyrroloquinoline quinone synthase (PQQ). This operon is related to the production of secondary metabolites that previous studies have shown to be related to the plant-growth promotion trait from the genus Pseudomonas. We have knocked out this gene from the genome of Pso, and we are going to proceed with the transformation and the inoculation test on the plants.
We have also performed the RNA-sequencing and analysis for Arabidopsis thaliana in the presence of Pso volatiles and found that the genes related to nitrate transporters were upregulated even though the plant media contains a high nitrate concentration. Furthermore, Pso's volatile on beneficial mode has been shown to protect the plants from the devastation caused by a pathogenic Colletotrichum fungus. These results indicate the role of bacterial volatiles in promoting plant growth and protecting plant health.

報告書

(2件)
  • 2024 実績報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2025 2024 2023

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Nutrient conditions influence the tripartite interaction of Arabidopsis thaliana, bacterium Pseudomonas aeruginosa, and fungus Colletotrichum tofieldiae2025

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami, Jun Murata, Rikako Hirata, Akira Mine, Kei Hiruma
    • 学会等名
      第66回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] Mitigation of bacterial toxic volatiles effect to Arabidopsis thaliana by Colletotrichum tofieldiae2024

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami and Kei Hiruma
    • 学会等名
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Nutrient status determines Pseudomonas aeruginosa effect on Arabidopsis thaliana growth2023

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami and Kei Hiruma
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Nutrient status determines Pseudomonas aeruginosa effect on Arabidopsis thaliana growth2023

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami and Kei Hirum
    • 学会等名
      第22回東京大学生命科学シンポシウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The mode of interaction between Arabidopsis thaliana and Pseudomonas aeruginosa is governed by the nutritional status and the presence of fungus Colletotrichum tofieldiae2023

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami and Kei Hiruma
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会関東部会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The tripartite interaction of Arabidopsis thaliana, Pseudomonas aeruginosa, and Colletotrichum tofieldiae is governed by nutrient condition2023

    • 著者名/発表者名
      Yuniar Devi Utami and Kei Hiruma
    • 学会等名
      The 36th Japan Society of Microbial Ecology & The 13th Asia Society of Microbial Ecology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2023-04-26   更新日: 2025-12-26  

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