研究課題
本研究では人工発芽が難しい難発芽性種子が多く、栽培や保全が難しいことで問題となっているラン科植物を材料として、(1) ラン自生地での土壌微生物相調査および発芽種子のトランスクリプトーム解析、 (2) 発芽に寄与する新たな微生物の特定と難発芽性に関与する遺伝子の特定を行う。これにより難発芽性種子の発芽のスイッチを入れる因子を明らかにし、発芽のスイッチ制御機構を分子レベルで解明することを目的として実施している。2018年度は、野外に自生するキンラン (Cephalanthera falcata) を材料として、(1)-1 自生地における種子の発芽率測定、(1)-2 次年度に向けた自生地における種子の播種試験、(1)-3 土壌微生物相の解析、(2)-1 発芽に寄与する微生物の推定を行った。キンラン自生地土壌のアンプリコンシーケンス解析により、土壌微生物を網羅的に解析したところ、キンランの生育している地点と、生育していない地点では土壌糸状菌相が明らかに異なることが明らかになった。一方で親株から0.5 m, 1.0 m, 2.0 mの距離による糸状菌相の明らかな違いは認められなかった。この結果は自生地に播種したキンランの発芽率の結果と一致した。キンランの生育している地点には、Tomentella属、Russula属、Tylaspora属、Sebacina属など、外生菌根菌として知られている菌類が高頻度に検出された。また同サンプルを用いて土壌細菌相の解析も行ったが、本解析においてはキンランの生育している地点と、生育していない地点とで大きな違いが認められなかった。次年度の解析では、土壌微生物相の解析に加えて発芽種子、非発芽種子の微生物相解析やトランスクリプトーム解析を加え、糸状菌相と細菌相の関係性および発芽との関連性をより詳細に明らかにしたい。
2: おおむね順調に進展している
2018年度は、野外に自生するキンラン (Cephalanthera falcata) を材料として、(1)-1 自生地における種子の発芽率測定、(1)-2 次年度に向けた自生地における種子の播種試験、(1)-3 土壌微生物相の解析、(2)-1 発芽に寄与する微生物の推定を行った。これらの実施項目についてはおおむね当初の計画通りに進めることができた。またこれらの研究により、キンランの生育している地点と、生育していない地点では発芽率に差が認められ、土壌糸状菌相も明らかに異なるという結果が得られた。この結果は、実験精度を向上させるために次年度も反復実験を行う必要があるものの、研究計画時の仮説を支持する結果であったことから、研究は順調に進展していると評価した。一方で、クマガイソウ (Cypripedium japonicum) の自生地播種試験については、実験実施場所の確保が難しく2018年度に実施することができなかった。本課題については次年度以降、実施場所を含めて検討を行うほか、実験室内で実施できる共生発芽試験等で研究を進めたい。
2018年度に実施した自生地における種子の発芽率測定の結果、キンランの親株周辺では種子が発芽しやすく、親株の生育していない地点ではほとんど発芽しないという傾向が認められたものの、親株から2.0 mの範囲内では発芽率に差が見られないことが明らかになった。そこで、土壌菌相の調査範囲をキンラン親株から3.0 mまで拡大し、次年度の解析を行う予定である。計画を改めた本実験については2018年度すでに播種試験を実施しており、埋土したシードパケットを次年度に回収し、発芽率の測定および菌根菌種の同定を行う予定である。土壌菌相の解析ではキンランの生育している地点と、生育していない地点とで糸状菌相には大きな違いが認められたものの、細菌相には大きな違いが認められなかった。次年度の解析では、土壌微生物相の解析に加えて発芽種子、非発芽種子の微生物相解析やトランスクリプトーム解析を加え、糸状菌相と細菌相の関係性および発芽との関連性をより詳細に明らかにしたい。クマガイソウの自生地播種試験については、実験実施場所の確保が難しく2018年度に実施することができなかった。本課題については次年度以降、実施場所を含めて検討を行う予定であるが、自生地播種試験が難しい場合には、実験室内で実施できる共生発芽試験等で研究を進める。またクマガイソウ以外のランで実施できる種を検討する。そのほか、2019年度には発芽種子のトランスクリプトーム解析、発芽と強く相関すると予測された土壌微生物を用いた共生発芽試験を行う予定である。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)
Mol. Plant Microbe Interact
巻: 31 ページ: 1032-1047
10.1094/MPMI-01-18-0029-R
Int. J. Biol. Macromol.
巻: 118 ページ: 2185-2192
10.1016/j.ijbiomac.2018.07.089
http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/faculty/kaminaka/
http://muses.muses.tottori-u.ac.jp/news-detail.php?id=86
