Elucidation of the mechanisms of plant growth promoting effects and improving environmental stress tolerance by bacterial biofilms

阐明细菌生物膜促进植物生长和提高环境胁迫耐受性的机制

• 批准号: 22K20568
• 负责人: 安掛 真一郎
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20568/
• 关键词: バイオフィルム; バイオスティミュラント; 植物成長促進微生物; Enterobacter

細菌が産生するバイオフィルムの主成分であるEPS（細胞外高分子物質）は、細菌自身を保護したり植物や土壌粒子と吸着したりする役割を持つ。多糖の他にタンパク質、核酸、脂質、膜小胞など様々な物質を含んでおり、近年そのEPSによって植物の成長促進、熱や乾燥などのストレス耐性の付与、病原菌に対する防御などの効果がもたらされると報告されてきている。しかし、詳細な作用機構は全く解明されていない。細菌が産生するEPSの植物への寄与を明らかにすることで、バイオスティミュラント資材としての利用価値にも貢献することができる。我々は、東京農工大学の試験圃場の土壌を用いて栽培した様々な作物の根圏から、有用な植物成長促進微生物30株を保有している。それらの中から、EPS産生能が高い菌株を調べたところ、6株が選抜され、驚くことに全ての菌がグラム陰性菌のEnterobacter属細菌であった。そこで、このEnterobacter属細菌から抽出生成されたEPSを用いて、イネへの投与試験を行なった。プラントボックスにイネ種子を播種し、それと同時にEPSを投与した。100マイクログラムのEPSを投与した際よりも10マイクログラムのEPSを投与した際に、1か月後のイネ生育量が増強されていることが分かった。濃度依存的ではないということは、EPSが単に養分として利用されているわけではなく、何らかの植物応答を誘導している可能性が高い。現在はこの応答に着目したトランスクリプトーム解析、さらに非生物ストレス条件下でのイネに対する効果を確認中である。

Bacteria が produce す る バ イ オ フ ィ ル ム の principal component で あ る EPS (extracellular polymeric substances) は, bacteria's を し protect た り と plant 壌 や soil particles sorption し た り す cut を hold つ る service. Polysaccharide の he に タ ン パ ク quality, nucleic acids, lipids, membranes vesicular な ど others 々 を な material containing ん で お り, recent そ の EPS に よ っ て の plant growth promoting, dry hot や な ど の ス ト レ ス patience の dub, pathogen に す seaborne る defense な ど の unseen fruit が も た ら さ れ る と report さ れ て き て い る. The detailed な mechanism of action く full く explanation されて な な. Microbes have が す る EPS の plant へ の send Ming ら を か に す る こ と で, バ イ オ ス テ ィ ミ ュ ラ ン ト PIC と し て の using 価 numerical に も contribution す る こ と が で き る. I 々 は a&m university, Tokyo の の test nursery field soil 壌 を with い て cultivation し た others 々 の な crops root sha-lu か ら, useful な plant growth promoting microbial strains を 30 retain し て い る. In そ れ ら の か ら, EPS can produce が high い strains を べ た と こ ろ, 6 strains が choose sorting さ れ, く こ と に full て の bacteria が グ ラ ム negative の Enterobacter belong to bacterial で あ っ た. そ こ で, こ の Enterobacter belong to bacterial か ら spare generated さ れ た EPS を with い て, イ ネ へ の cast and test line を な っ た. プ ラ ン ト ボ ッ ク ス に イ ネ seed を seeding し, そ れ と に EPS を cast and し た. 100 マ イ ク ロ グ ラ ム の cast with EPS を し た interstate よ り も 10 マ イ ク ロ グ ラ ム の cast with EPS を し た interstate に か, 1 month after の イ ネ births が raised strong さ れ て い る こ と が points か っ た. Concentration dependent で は な い と い う こ と は, EPS が 単 に nutrient と し て using さ れ て い る わ け で は な く, ら か の plant 応 answer を induced し て い が high い る possibilities. Now は こ の 応 に answer the mesh し た ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム parsing, さ ら に non-biological ス ト レ ス conditions で の イ ネ に す seaborne る unseen fruit を confirmed in で あ る.

项目成果

ミズーリ大学(米国)

密苏里大学（美国）