Elucidation of the rhizosphere microbiota assemblage process in soybean with focus on metabolite-metabolite interactions

阐明大豆根际微生物群组合过程，重点关注代谢物-代谢物相互作用

• 批准号: 22KJ1727
• 负责人: 松田 陽菜子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1727/
• 关键词: ダイズ; イソフラボン; 根圏; β-グルコシダーゼ; 根粒菌; マイクロバイオーム; VOCs

根圏とは「植物根から影響を受ける土壌領域」のことであり、根圏に生息する微生物は、植物の養分吸収促進、ストレス耐性向上などに寄与することが知られている。植物は根圏に代謝物を分泌することで、根圏に生存に好ましい微生物叢を形成すると考えられている。本研究では、ダイズ根から分泌されるイソフラボンによるダイズ根圏微生物叢形成プロセスを明らかにすることを目的とした。そして、植物代謝物による根圏微生物叢形成プロセスを「①植物根からの分泌」「②土壌中の動態」「③微生物叢への影響」の3つの段階に分けて考えることとした。本年度は、昨年度に引き続きダイズ根アポプラストに局在するβ-グルコシダーゼに関する研究に取り組み、このβ-グルコシダーゼによるイソフラボン配糖体の脱配糖化によりダイズ根圏のイソフラボン蓄積量が増加することを示した。その成果をまとめた原著論文が2023年1月に国際誌であるPlant and Cell Physiology誌に受理された。本論文は本雑誌のCommentaryにも取り上げられ、当該研究分野において注目度の高い内容であったと言える。イソフラボン配糖体に比べて非配糖体は、根粒菌のnod遺伝子の誘導活性が顕著に高いのにもかかわらず、根粒形成や細菌叢形成へのβ-グルコシダーゼ機能喪失の影響は見出されなかった。この一因として、輸送体によってイソフラボン非配糖体が供給されているためにβ-グルコシダーゼ機能喪失の影響が軽減されている可能性が考えられた。また、イソフラボンに加えて、根から12 cm以上移動可能という特徴を持つ揮発性有機化合物（Volatile organic compounds, VOCs）に着目した実験を開始した。国外の共同研究先のグループに2か月間滞在し、実験および解析方法を習得した。

根际是“受植物根部影响的土壤区域”，众所周知，生活在根际中的微生物有助于促进营养吸收和提高植物的胁迫。人们认为，通过将代谢产物分泌到根际，植物形成一种有利于根际生存的菌群。这项研究旨在阐明由于大豆根分泌的异黄酮引起的大豆根际菌群的过程。然后将通过植物代谢产物形成根际菌群的过程分为三个阶段：“ 1）植物根部分泌”，“ 2）土壤中的动力学”和“ 3）对微生物群的影响”。今年，我们继续研究对去年大豆根根部质量成形剂的β-葡萄糖苷酶的研究，表明β-葡萄糖苷酶通过β-葡萄糖苷的脱脂剂增加了大豆根状腺中异黄酮的积累。总结结果的原始论文在2023年1月被国际杂志植物和细胞生理学接受。本文也在本杂志的评论中介绍，可以说在研究领域非常受欢迎。尽管非糖苷非糖苷在根瘤菌中的诱导基因的诱导活性明显较高，但在非糖苷中没有发现β-葡萄糖苷酶损失对NOD形成或细菌菌群形成的影响。这样做的一个原因是，由于异黄酮非糖苷由转运蛋白提供，因此β-葡萄糖苷酶功能丧失的影响可能会降低。除异黄酮外，我们还开始了一个重点是挥发性有机化合物（VOC）的实验，其特征是能够从根部移动超过12厘米。他在国外呆了两个月，并学习了实验和分析方法。

项目成果

ダイズ根のイソフラボン生合成遺伝子と協調的に発現するフルサイズ ABCG 輸送体遺伝子の解析

大豆根中与异黄酮生物合成基因协同表达的全尺寸 ABCG 转运蛋白基因分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 松田陽菜子;棟方涼介;中安大;山﨑真一;青木裕一;齋藤直也;丸山潤一;永野惇;矢﨑一史;杉山暁史
• 通讯作者: 杉山暁史

ダイズ根圏のイソフラボン蓄積に関与するβ-グルコシダーゼの解析

大豆根际异黄酮积累相关β-葡萄糖苷酶分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 濵口侑子;吉田理一郎;濱中大介;Abdullah Siti Aisyah;金田哲;松田 陽菜子 山﨑 由実 森吉 英子 中安 大 山﨑 真一 青木 裕一 高瀬 尚文 岡崎 伸 永野 惇 加賀 秋人 矢﨑 一史 ○杉山 暁史
• 通讯作者: 松田 陽菜子 山﨑 由実 森吉 英子 中安 大 山﨑 真一 青木 裕一 高瀬 尚文 岡崎 伸 永野 惇 加賀 秋人 矢﨑 一史 ○杉山 暁史

Analysis of an apoplastic β-glucosidase facilitating the delivery of isoflavones from soybean roots to the rhizosphere

质外体 β-葡萄糖苷酶促进异黄酮从大豆根部输送到根际的分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇Hinako MATSUDA;Yumi YAMAZAKI;Eiko MORIYOSHI;Masaru NAKAYASU;Shinichi YAMAZAKI;Yuichi AOKI; Hisabumi TAKASE;Shin OKAZAKI;Atsushi J. NAGANO;Akito KAGA;Kazufumi YAZAKI;Akifumi SUGIYAMA
• 通讯作者: Akifumi SUGIYAMA

オランダ生態学研究所(オランダ)

荷兰生态研究所（荷兰）

揮発性有機化合物が土壌細菌叢に与える影響の解析

挥发性有机物对土壤细菌区系的影响分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇岩田 恵理子;松田 陽菜子;矢﨑 一史;杉山 暁史
• 通讯作者: 杉山 暁史