根圏リン栄養環境の制御に向けた植物-根圏細菌間相互作用解析

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近年、リン資源枯渇への危機感からリン利用効率向上が求められている。マメ科の作物ホワイトルーピンが示す低リン耐性の一助として、根圏土壌に棲む微生物の関与が示されてきた.しかし土壌微生物の99%以上が難培養性であるため、根圏微生物叢の詳細は未だ不明瞭である。そこで本研究においてメタゲノム的アプローチによる根圏微生物叢の機能的多様性解析を試みた。これまでの研究から高純度の土壌DNA抽出法、Multiple Displacement Amplification(MDA)法、Subtractive Hybridization法、パイロシークエンスを用いることで、10Mbp以上の配列情報を獲得した。今年度は獲得した配列情報をもとに比較メタゲノム解析を行い、各サンプリング地点に特異的配列の獲得と、サンプリング間の比較解析、機能アノテーションを行った。比較メタゲノム解析の結果、ホワイトルーピン根圏微生物群集構造は、根圏環境状態に伴い極めてダイナミックにその構造を変化させることが示唆された。またソーシャルグラフを用いた解析はメタゲノム間相同性と各配列の近縁関係の可視化に有効であることが示された。本研究の発展により、効率的なリン資源利用機構の内実や成立条件が明らかとなれば、資源の枯渇が憂慮されているリン肥料の利用効率向上につながり、食糧の安定供給に貢献することが期待される。また本研究で用いる方法論が確立され有効性が示された場合、土壌メタゲノム解析手法に関して一つの指針を提示することが可能となり、土壌静菌機能や有機物分解機能と云った土壌生態系機能発揮メカニズムの理解に貢献しうる技術を提案できることが期待できる。