根圏ホロビオント代謝ネットワークの理解による植物生育促進効果の解明

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根圏とは「植物根から影響を受ける領域」と定義される根近傍の土壌領域であり、土壌微生物の活性が高く、植物の生育に重要であることが広く知られている。根圏微生物叢が植物の健全な生長や作物収量に大きく影響することが明らかにされつつあり、根圏微生物叢の形成と機能ついて広く研究が進められている。本研究では植物と根圏微生物叢の相互作用をホロビオントとして一体的に捉え、根圏微生物叢の形成に重要な役割を担う二次代謝産物の根圏での動態と、それらを代謝する微生物の機能を時空間的に解析することにより、ホロビオント形成の分子機構と植物生育に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。今年度は、前年度に引き続き、イソフラボンを分解するダイズ根圏細菌（Variovorax属）を用いて、ゲノム解析およびトランスクリプトーム解析により選抜された候補遺伝子の解析を進めた。前年度に同定したイソフラボン代謝経路の遺伝子の近傍に、イソフラボンを基質として変換する初発酵素遺伝子を含め、一連の遺伝子が存在することを明らかにした。変異体では、イソフラボン代謝経路の代謝物が蓄積することが見出されたが、精密質量の分析により経路を推定し、いくつかの代謝物については同定した。さらに変異体を用いてダイズ根への定着や生育への効果を解析した。さらに、根圏からVariovorax属以外も含め複数のイソフラボン分解菌を単離するとともに、イソフラボン以外の根圏代謝物に関しても分解菌の分離培養を行った。