サツマイモ窒素固定共生系の分子生態学的解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04620
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 池田 成志 国立研究開発法人農業・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, 上級研究員 (20396609)
• 研究分担者: 小林 有紀 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター 畑作研究領域, 上級研究員 (00729519) ; 小林 晃 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター 畑作研究領域, 上級研究員 (90626954) ; 関山 恭代 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門 食品分析研究領域, 上級研究員 (60342804) ; 菊地 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (00321753) ; 鶴丸 博人 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 助教 (60545226)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 窒素固定 / サツマイモ / 共生細菌 / 多様性 / 16S rRNA遺伝子 / メタノール培地 / Rhizobiales / Rhodopseudomonas

研究実績の概要

昨年度までに得られた約2000株の分離菌の16S rRNA遺伝子の前半約600塩基部分の配列についてクラスタリング解析を行った結果、322個のOTUを得た。これらのOTUの代表配列のBlast検索の結果から、52個のOTUの最近縁種については過去の文献で窒素固定活性の報告がなされているものであった。さらに、これら52個のOTUの中から、分離実験時において3個体の植物組織に由来する反復株間で一定の株数が安定して分離されるOTUを組織特異性の目安として選抜した。また、16S rRNA遺伝子の系統解析の結果から、既知種に対して97%未満の低い類似度を示した株も未知の窒素固定細菌の可能性があると考え選抜した。これら２つの条件から約20個のOTUを選抜し、それらのOTUを代表する20株について窒素固定活性を測定した結果、1菌株について人工培地上で窒素固定活性を検出することに成功した。また、R2A培地で分離した共生細菌のうち、16S rRNA遺伝子の配列情報から有望菌として選抜された35菌株について、サツマイモの生育促進効果をポット栽培試験により検討し、効果が期待できる6菌株を選抜した。（現在、この6菌株を供試して二次スクリーニングを実施中。）本年度に新たに、メタノール培地を用いてサツマイモの茎や塊茎から分離培養した菌株の多様性解析の結果、R2A培地では得られなかった非常に新規性の高い菌群をメタノール培地の利用により多数得ることができることが明らかとなった。我々のデータではR2A培地とメタノール培地の組み合わせにより、より多様な植物共生細菌群の効率的な分離が可能であることが示唆された。特に、サツマイモの塊茎からはRhizobiales目に属する非常に新規の高い科レベルの未知の菌が分離された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] 植物共生科学から考える土壌病害の発生しにくい土づくり (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田成志
  • 雑誌名: 土づくりとエコ農業 巻: 49 ページ: 33-39
• [雑誌論文] NMRによる実践的な農業メタボロミクス研究に向けて 生産現場から生まれる成分多様性を見るために (2017)
  • 著者名/発表者名: 関山恭代、池田成志、冨田理
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 55 ページ: 392-399
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.55.392
  • 査読あり
• [学会発表] 農業・食品分野における微生物科学とメタボロミクスの連携の可能性について (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田成志、関山恭代
  • 学会等名: 第11回メタボロームシンポジウム
  • 招待講演