Elucidation of holobiont co-evolution mechanism by analyzing aquatic plant-surface symbiotic bacteria interactions

通过分析水生植物-表面共生细菌相互作用阐明全生物协同进化机制

基本信息

  • 批准号:
    21K18239
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-07-09 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

土壌環境とは大きく異なり、分子が拡散しやすい水環境には、特有の相利共生の世界が存在する。本研究課題では、ウキクサ科植物を対象として、微生物学的研究と植物生理学的研究の両面から総合的に取り組み、未開拓領域である「陸圏水生植物-共生細菌ホロビオントの共進化」を探究し、持続的な地球生物圏形成の理解に一石を投じることを最終目標とする。本年度の実績概要は以下の通りである。微生物学的研究:ウキクサ成長促進細菌Bacillus altitudinis MRB10の共生機構解析を進めるなかで、自然突然変異株(以下、BX)を偶然に取得した。BXはMRB10由来成長促進因子を生産せず、逆にコウキクサの成長を大きく阻害した。そこでコウキクサ共培養液中からBXが生産する成長阻害因子を探索した結果、1-Butanolで抽出可能な低分子化合物群であることが判った。一方、植物とは共生しない窒素固定土壌細菌Azotobacter vinelandiiがコウキクサ表層で増殖し、窒素を含まない水環境でもコウキクサを生育させうることを発見した。さらに、この相利共生関係はコウキクサに対して限定的であることも判った。植物生理学的研究:成長促進細菌Pseudomonas fulva Ps6がコウキクサ(Lemna minor)の遺伝子発現に与える影響評価を行った。その結果、鉄の利用効率を著しく上昇させていることを見出した。関連して応答する転写制御ネットワークも明らかとなった。培地成分が主要栄養分(窒素、リン等)に比べて比較的鉄に富んでいることから、培地からの鉄取り込み効率の上昇ではないことが示唆された。さらに、ウキクサ成長/遺伝子発現様式の安定的な再現性を得るには、明暗周期をもつ外部環境が重要であることを見出した。
The earth environment is different, the molecules are dispersed, and the water environment is unique and mutually beneficial. This research topic is aimed at exploring and contributing to the understanding of the formation of terrestrial aquatic plants and symbiotic bacteria in the study of microbiology and plant physiology. Summary of results for the year is as follows: Microbiological research: Analysis of symbiotic mechanism of Bacillus altitudinis MRB10, a growth-promoting bacterium, and accidental acquisition of mutant plants (hereinafter, BX) BX MRB10 is derived from growth promotion factors, which are negative for growth. The growth inhibition factors of BX production in co-culture medium were explored. The results showed that 1-Butanol could extract low molecular weight compounds. The bacteria Azotobacter vinelandii grow in the surface layer and grow in the aquatic environment. The symbiotic relationship between the two sides is very close. Plant physiology research: Growth promoting bacteria Pseudomonas fulva Ps6 (Lemna minor) The iron utilization rate is increasing. The relationship between the two countries is not only a matter of time, but also a matter of time. The content of iron in the soil is higher than that of iron in the soil. The stability and reproducibility of the growth and development of the seed are important to the external environment.

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Design of Materials and Technologies for Environmental Remediation
环境修复材料与技术设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shunitz Tanaka;Masaaki Kurasaki;Masaaki Morikawa;Yuichi Kamiya
  • 通讯作者:
    Yuichi Kamiya
微細藻類との栄養競合を回避しつつウキクサの成長を担保する環境細菌
确保浮萍生长的环境细菌,同时避免与微藻的营养竞争
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yeni Khairina;Rahul Jog;森川正章
  • 通讯作者:
    森川正章
Dual function of environmental bacteria that enable duckweed prosperity
环境细菌的双重功能使浮萍繁荣
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Juma Patrick Otieno;Fujitani Yoshiko;Alessa Ola;Oyama Tokitaka;Yurimoto Hiroya;Sakai Yasuyoshi;Tani Akio;Masaaki Morikawa
  • 通讯作者:
    Masaaki Morikawa
Diazotrophic bacterium Azotobacter vinelandii as a mutualistic growth promoter of an aquatic plant: Lemna minor
固氮细菌 Azotobacter vinelandii 作为水生植物互利生长促进剂:青萍
  • DOI:
    10.1007/s10725-022-00948-0
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Shuvro Sajjad Kamal;Jog Rahul;Morikawa Masaaki
  • 通讯作者:
    Morikawa Masaaki
Growth Promotion of Giant Duckweed Spirodela polyrhiza (Lemnaceae) by Ensifer sp. SP4 Through Enhancement of Nitrogen Metabolism and Photosynthesis
  • DOI:
    10.1094/mpmi-06-21-0157-r
  • 发表时间:
    2022-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Toyama, Tadashi;Mori, Kazuhiro;Morikawa, Masaaki
  • 通讯作者:
    Morikawa, Masaaki
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  • 通讯作者:
    金谷 茂則
Pelomonas saccharophila MRB3によるコウキクサの成長促進
Pelomonas saccharophila MRB3 对黑草的生长促进作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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    清水 勇希;加地 由季子;黒田 真史;玉木 秀幸;森川 正章;池 道彦
  • 通讯作者:
    池 道彦

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    $ 16.64万
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