Investigation of the interaction between rhizosphere microbes and Pteris vittata by multi-omics

多组学研究根际微生物与凤尾蕨之间的相互作用

• 批准号: 18F18393
• 负责人: 井上 千弘
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18393/
• 关键词: モエジマシダ; 根圏微生物; 根抽出物; シデロフォア; ヒ素; ファイトレメディエーション; メタボロミクス; 内生菌; 相互関係

本研究では、モエジマシダをはじめとするイノモトソウ属シダの根圏土壌中からヒ素の可溶化を促進させる微生物を選抜、同定し、その微生物を接種した系でのヒ素溶出促進を確認するとともに、モエジマシダとその根圏微生物の相互関係を遺伝子レベルおよび代謝産物レベルで詳細に解析することを目的とした。モエジマシダ等の根圏から合計77株の細菌を単離し、亜ヒ酸酸化活性、ヒ酸還元活性、シデロフォア生成能力、IAA生成能力等の評価を行い、いずれの能力も高い2株（m318株およびr507株）を得た。m318株を根圏土壌に接種したところ、モエジマシダでは最大1.5倍、イノモトソウでは最大2.3倍のヒ素溶出効果が得られた。データベースより得られた遺伝子情報から、m318株が非リボゾームペプチド遺伝子クラスタを保有しており、シデロフォアを合成する可能性があることが推定された。そこでm318株をシデロフォア産生培地で生育させたところ、951種の既知物質が同定され、IAAや抗生物質、coenzyme Q10の前駆体であるUbiquinoneなどが見出されたが、既存のシデロフォアは見出されなかった。そのため、m318株はこれまで報告されていない新規のシデロフォア（またはその類似物質）を産生している可能性が高いことが明らかになった。モエジマシダの根抽出物を解析し、培地へのヒ素添加により影響を受けたと考えられる代謝経路27種類を同定した。これまでモエジマシダの根抽出物（根の代謝産物）の解析（メタボロミクス）は行われておらず、世界初の研究成果である。以上総括すると、本研究によりモエジマシダとその根圏微生物の相互関係を遺伝子レベルおよび代謝産物レベルで解析するMulti-omicsの土台がを確立できた。今後本研究の成果をヒ素高蓄積植物と根圏微生物との相互作用の解明とその環境修復への応用に繋げたい。

In this study, we selected, identified and inoculated microorganisms to promote the solubilization of biotin in the rhizosphere soil of the plant, and confirmed the relationship between microorganisms and metabolites in the rhizosphere soil. A total of 77 strains of bacteria were evaluated for isolation, acidification activity, acid reduction activity, enzyme production ability, and IAA production ability. Among them, 2 strains (m318 strains and r507 strains) were found to have high isolation ability. M318 strain was inoculated with the root system, and the maximum dissolution rate was 1.5 times and 2.3 times respectively. The probability of obtaining the genetic information from the m318 strain is estimated. 951 known substances, including IAA, antibiotics, and the precursor of enzyme Q10, were identified. M318 is reported to have a high probability of being produced. The root extract of the plant was analyzed, and the effect of the addition of nutrients on the metabolism of the plant was determined. The analysis of root extracts (metabolites) of these plants is the first research achievement in the world. In this study, the relationship between microorganisms in the rhizosphere and their metabolites was established. The results of this study will shed light on the interaction between high accumulation plants and rhizosphere microorganisms and their application in environmental remediation.

项目成果

Characterization of multifunctional rhizobacteria from As hyperaccumulators and their potential in promoting As phytoremediation

砷超富集植物多功能根际细菌的表征及其促进砷植物修复的潜力

• 发表时间: 2019
• 作者: Chongyang Yang;Mei-Fang Chien;Ying-Ning Ho;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue

Metabolomic analyses of an arsenic hyperaccumulator, Pteris vittata, and its arsenic accumulation helper, Pseudomonas vancouverensis m318

砷超积累菌 Pteris vittata 及其砷积累辅助菌 Pseudomonas vancouverensis m318 的代谢组学分析

• 发表时间: 2019
• 作者: Ying-Ning;Ho;Chongyang;Yang;Mei-Fang Chien;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue

MerB3, an organomercurial lyase of Bacillus as an antidote against organomercurial poisoning.

MerB3，芽孢杆菌的有机汞裂解酶，作为有机汞中毒的解毒剂。

• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Environmental Biotechnology
• 作者: Mei-Fang Chien;Ying-Ning Ho;Hui-Tzu Lin;Kuo-Hsing Lin;Ginro Endo;Chieh-Chen Huang
• 通讯作者: Chieh-Chen Huang

Identification of A Novel Arsenic Resistance Transposon Nested in A Mercury Resistance Transposon of Bacillus sp. MB24

• DOI: 10.3390/microorganisms7110566
• 发表时间: 2019-11
• 期刊: Microorganisms
• 影响因子: 4.5
• 作者: Mei-fang Chien;Ying-Ning Ho;Hui-Erh Yang;M. Narita;K. Miyauchi;G. Endo;Chieh-Chen Huang