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2013 年度 実施状況報告書

乾燥ストレス条件下における植物の生存戦略と微生物共生特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24780151
研究機関鳥取大学

研究代表者

谷口 武士  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 助教 (10524275)

キーワード共生微生物 / 菌根菌 / 窒素固定 / 浸透圧調節 / 乾燥ストレス / アンモニア酸化細菌 / 光合成速度 / 土壌呼吸
研究概要

本年度は、前年度に調査することができなかった、降雨に対する植物、および土壌微生物の反応に関する調査を行った。調査地のBoyd Canyonにおいて優占する2樹種(Encelia farinosa、およびLarrea tridentata)に着目し、約12.5 mmの降雨を想定した水処理を行った。土壌呼吸を測定した結果、土壌呼吸は半日後にはピークを迎え、その後、急激に減少するパルス様の反応を示した。この反応は土壌微生物の活性が一時的に、かつ急激に高まったことを示している。植物の光合成速度は水処理から4~7日後に上昇し、植物の反応は土壌微生物よりも遅いが、比較的速やかに反応していることが分かった。光合成に必要な窒素の供給源である土壌窒素については、Larrea tridentataでは明瞭な変化が認められなかったが、Encelia farinosaでは水処理から4日後に硝酸態窒素の増加が認められ、アンモニア酸化細菌の活性に変化があったのではないかと推察された。今後は菌根菌、窒素固定細菌、アンモニア酸化細菌などに関する解析を進め、どのようなタイミングでどの微生物の反応が見られ、このような変化は植物の降雨後の反応に関与しているのかを明らかにする。また、Encelia farinosaについては本年度も昨年度同様の葉と根系のサンプリングを継続した。このサンプルを解析することで、年間を通しての植物生理の変化と共生微生物との関係に関する知見を得ることができると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本申請研究では、①植物の共生微生物タイプ(アーバスキュラー菌根菌、窒素固定細菌、内生菌、内生細菌)、養分吸収、浸透圧調節物質の季節パターンの把握、②夏の降雨に対する共生微生物、養分吸収、浸透圧調節物質の反応性、③室内実験による共生微生物タイプと浸透圧調節物質と乾燥ストレス耐性の関係、の3点を明らかにすることを目指している。①、および②については昨年度までにサンプリングが終了し、①の浸透圧調節物質である糖類と糖アルコールに関する解析、および土壌窒素に関する解析は終了した。②については、葉の量が少なかったため、浸透圧調節物質を解析するためのサンプルを採取することができなかったが、植物のストレス耐性や活性を評価する指標として、光合成速度を調査した。炭素同位体比を測定するための少量の葉はサンプルを採取しており、解析結果を光合成のデータと照合して植物の反応と活性を評価する予定である。土壌養分については、窒素動態に関するデータは解析済みである。①と②について共通で残っている解析は共生微生物相についてであるが、これについては予備試験を実施しており、今後、本試験を行う予定である。また、③については、有用な共生微生物の探索に関する研究が遅れており、当初予定していた形での実験が厳しい状況にあるため、実験設定の変更を踏まえた方策が必要である。

今後の研究の推進方策

共生微生物に関する解析については、次世代シーケンサーを用いた解析を行う。現在、予備試験の段階にあるが、一度メソッドが確立すれば、解析は速やかに進むと思われる。また、効率的に解析を進めるため、細菌と古細菌を一度に増幅するプライマー、および菌根菌とその他の菌類を一度に増幅するプライマーを使用する。現在、これらのプライマーでのDNA増幅は良好であり、予備試験の結果を踏まえて本試験に進む予定である。また、同位体解析については、研究補助を依頼することで、解析を速やかに進める。③室内実験による共生微生物タイプと浸透圧調節物質と乾燥ストレス耐性の関係については、灌木であるEncelia farinosaを用いると植物の成長に時間を要することが予想されるため、草本植物を用いたモデル系での実験に予定を変更して行う。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Ectomycorrhizal fungal communities of Quercus liaotungensis along different successional stands on the Loess Plateau, China.2014

    • 著者名/発表者名
      Zhang, J., Taniguchi, T., Xu, M., Du, S., Liu, G.B., Yamanaka, N
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1007/s10310-013-0433-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Screening for Enzymatic Activities in the Degradation Pathway of Homocholine by Soil Microorganisms2014

    • 著者名/発表者名
      Isam A. Mohamed Ahmed, Mohamed M. Eltayeb, Jiro Arima, Nobuhiro Mori, Norikazu Yamanaka, Takeshi Taniguchi
    • 雑誌名

      Australian Journal of Basic and Applied Sciences

      巻: 8 ページ: 222-233

    • 査読あり
  • [学会発表] 海水冠水から2ヶ月後の樹体内塩分蓄積2014

    • 著者名/発表者名
      井上美那・山中典和・山本福寿・谷口武士
    • 学会等名
      第125回日本森林学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ(大宮)
    • 年月日
      20140326-20140330
  • [学会発表] 中国内蒙古自治区クブチ砂漠に植栽された樹木の生存と成長2014

    • 著者名/発表者名
      和泉瑶伽 ・ 谷口武士 ・ 寺谷瑠宇公 ・ 宮崎寛大・ 毛惠平・ 山本福壽・ 山中典和
    • 学会等名
      第125回日本森林学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ(大宮)
    • 年月日
      20140326-20140330
  • [学会発表] モンゴルの黄砂発生源地域における植生と土壌細菌群集2014

    • 著者名/発表者名
      谷口武士・黒崎泰典・伊藤健彦・Dulam Jugder・山中典和
    • 学会等名
      第61回日本生態学会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島)
    • 年月日
      20140314-20140318
  • [図書] 教養としての森林学2014

    • 著者名/発表者名
      谷口武士(第3部15稿執筆)
    • 総ページ数
      253
    • 出版者
      文永堂出版
  • [図書] 乾燥地を救う知恵と技術2014

    • 著者名/発表者名
      谷口武士(4-4執筆)
    • 総ページ数
      153
    • 出版者
      丸善出版

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公開日: 2015-05-28  

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