Evaluation of the effect of low-phosphorus stress response by plant on "rhizosphere" using RI imaging technology

利用RI成像技术评价植物低磷胁迫反应对“根际”的影响

• 批准号: 22K05373
• 负责人: 海野 佑介
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Institute for Environmental Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05373/
• 关键词: 根圏; 植物栄養; 低リンストレス応答機構

植物はリンが欠乏しストレス状態におちいると、養分吸収領域である「根圏」土壌に対して光合成産物を分泌することで、土壌中のリンを獲得可能な状態に変換する。こうした根圏土壌環境の変化は、リンに対してのみでなく根圏土壌中に存在する他の元素や微生物等にも影響を与えるが、副次的作用に関する知見は乏しい。本研究では「根圏イメージング」技術により、「植物が積極的に光合成産物を分泌している根圏領域」を特定し、どのような影響が根圏に生じているのかを評価する。2022年度は、これまでの科研費研究課題で獲得した試料の分析及び解析を行うとともに、2023年度に行う根圏イメージング試験の予備試験を計画した。ホワイトルーピンを対象とした調査から、リン欠乏条件ではリン十分条件と比較して初期光合成産物に占める根から分泌される割合が高く、またリン欠乏条件では根から分泌される光合成産物がスポット状に存在していたが、リン十分条件ではそのような特徴が見られないことが示された。これらの結果は植物のリン栄養状態が初期光合成産物の分配に強く影響し、特定の根圏領域に集中して働きかけていることを示した世界初の成果である。さらに同化直後の光合成産物分泌活性が高い根に接する根圏土壌から採取した土壌溶液には相対的に高濃度のクエン酸が含まれていることが示された。また逐次抽出法を用いた解析の結果、こうした根圏土壌ではAl態リンやFe態リンの含有率が低下していた。さらに、土壌溶液中に含まれるFeやMn、NH4+イオン等の濃度が高まることも確認された。さらに微生物群集やメタゲノム構造にも変動が確認され、嫌気性細菌が有する酵素と相同性が高い配列の存在比が高まることも示された。これらの結果は、植物による低Pストレス応答がPに留まらず、さまざまな土壌生化学性に対して局所的に大きな影響を与えることを示された。

The plant is in a state of deficiency, in which nutrients are absorbed by the soil, in which photosynthetic products are secreted, and in which they are obtained. There is a lack of knowledge about the effects of other elements and microorganisms on the environment of the root system. In this study, we evaluated the effects of the technique of "rhizosphere formation" on the specific rhizosphere formation of active photosynthetic products secreted by plants. The analysis and analysis of the sample obtained from the research project in 2022 and the preliminary test plan for the research project in 2023 are as follows: The results show that the photosynthetic products in the early stage of photosynthesis are mainly secreted by the root, and the photosynthetic products in the early stage of photosynthesis are mainly secreted by the root. The results show that the distribution of photosynthetic products in the early stage of plant growth is strongly influenced by the concentration of photosynthetic products in specific root areas. The photosynthetic products secreted after assimilation are highly active in the root system, and the corresponding high concentrations of the photosynthetic acids are present in the root system. The results of sequential extraction analysis show that the content of Al and Fe is low. It is confirmed that the concentration of Fe, Mn and NH4+ in the solution is high. In addition, the microbial community and the structure of the organism were identified, and the enzyme identity of the pathogenic bacteria was high. The result is that the plant has a low P content and a high P content, and the plant has a high P content and a high P content.

项目成果

RIイメージング技術を活用した植物の低リンストレス応答が根圏土壌に与える影響評価

利用RI成像技术评价植物低磷胁迫响应对根际土壤的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Ariga Takuto;Sakuraba Yasuhito;Zhuo Mengna;Yang Mailun;Yanagisawa Shuichi;海野 佑介
• 通讯作者: 海野 佑介