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。

EPS（细胞外聚合物物质）是细菌产生的生物膜的主要成分，在保护细菌本身并用植物和土壤颗粒吸附它们方面发挥了作用。除多糖外，它还含有多种物质，例如蛋白质，核酸，脂质和膜囊泡，近年来，据报道，EPS可以提供​​诸如促进植物生长，提供诸如热量和干燥等应激的耐心以及对病原体的保护。但是，详细的作用机理尚未阐明。通过阐明细菌产生的EP对植物的贡献，它也可以有助于用作生物刺激物质的价值。我们使用东京农业大学的测试领域的土壤种植的各种农作物的根际携带30种有用的植物生长微生物。其中，我们研究了具有高EPS产生能力的菌株，并选择了六种菌株，令人惊讶的是，所有细菌均为肠杆菌属的革兰氏阴性细菌。因此，使用从肠杆菌属细菌中提取的EPS在水稻中进行了给药测试。在植物盒中播种米种子，同时播种EPS。发现在施用10微克EPS后一个月，水稻的生长速率与100微克EPS的给药相比。它不是浓度依赖性的事实意味着，EPS不仅被用作营养素，而且可能引起某种植物反应。当前，转录组分析的重点是此反应，并且正在确认其对大米的影响。

项目成果

ミズーリ大学(米国)

密苏里大学（美国）