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

通过了解根际全生物代谢网络阐明植物生长促进作用

• 批准号: 21H02329
• 负责人: 杉山 暁史
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02329/
• 关键词: 根圏; イソフラボン; 微生物; 相互作用; ホロビオント; 酸化酵素; サポニン; ダイズ; ソヤサポニン

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。

根际是根部附近的土壤区域，定义为受植物根影响的区域，众所周知，土壤微生物的活性很高，对植物生长很重要。显然，根际微生物群对植物和作物产量的健康生长具有重大影响，并且正在对根际微生物群的形成和功能进行广泛的研究。这项研究综合地捕获了植物与根际微生物菌群作为Holobionts的相互作用，旨在通过分析次生代谢产物的动力学来阐明Holobiont形成的分子机制及其对植物生长的影响，该动态在根源微生物群的形成中起着重要的作用。今年，与去年一样，我们继续分析使用基因组和转录组分析选择的候选基因，并使用大豆根际细菌（variovorax属）（降解异黄酮）。已经揭示了一系列基因存在于上一年鉴定出的异黄酮代谢途径基因的附近，包括将异黄酮转化为底物的初始酶基因。发现来自异黄酮代谢途径的代谢产物积聚在突变体中，但通过精确的质量分析估算了该途径，并鉴定了一些代谢产物。此外，使用突变体来分析对大豆根的定殖和生长的影响。此外，从根际分离出多种异黄酮细菌，包括杂菌属的细菌，包括杂粒属，并分离出降解的细菌，并培养了与异黄酮以外的根际代谢物有关的根际代谢物。

项目成果

創出土壌を対象とした X 線 CT による土壌物理性解析の試み

尝试使用 X 射线 CT 分析新土壤的物理性质

• 发表时间: 2022
• 作者: 西田 亮也;鈴木 飛鳥;宮本 憲二;加藤 康夫;安藤 晃規;小川 順;篠原 信 ;高野 雅夫
• 通讯作者: 高野 雅夫

ダイズ根圏のイソフラボン蓄積に関与するβ-グルコシダーゼの解析

大豆根际异黄酮积累相关β-葡萄糖苷酶分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 濵口侑子;吉田理一郎;濱中大介;Abdullah Siti Aisyah;金田哲;松田 陽菜子 山﨑 由実 森吉 英子 中安 大 山﨑 真一 青木 裕一 高瀬 尚文 岡崎 伸 永野 惇 加賀 秋人 矢﨑 一史 ○杉山 暁史
• 通讯作者: 松田 陽菜子 山﨑 由実 森吉 英子 中安 大 山﨑 真一 青木 裕一 高瀬 尚文 岡崎 伸 永野 惇 加賀 秋人 矢﨑 一史 ○杉山 暁史

Metabolic capacities of rhizosphere bacteria that respond to plant specialized metabolites

对植物特化代谢物作出反应的根际细菌的代谢能力

• 发表时间: 2022
• 作者: 山崎晃介;崎谷玲那;鶴丸博人;濱中大介;Akifumi Sugiyama
• 通讯作者: Akifumi Sugiyama

Plant specialized metabolites in the rhizosphere of tomatoes: secretion and effects on microorganisms

番茄根际植物特有代谢物：分泌及其对微生物的影响

• DOI: 10.1093/bbb/zbac181
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
• 作者: Nakayasu Masaru;Takamatsu Kyoko;Yazaki Kazufumi;Sugiyama Akifumi
• 通讯作者: Sugiyama Akifumi

根分泌モデル実験系を用いたトマチンによるトマト根圏微生物叢形成の解析

使用根分泌模型实验系统分析番茄碱形成的番茄根际微生物区系

• 发表时间: 2022
• 作者: 高松 恭子;豊福 美和子;奥谷 芙季;中安 大;矢﨑 一史;杉山 暁史
• 通讯作者: 杉山 暁史