Deciphering the molecular mechanisms involved in growth and yield in Rice plants exposed to Volatile Compounds (VCs)

破译暴露于挥发性化合物 (VC) 的水稻植株生长和产量的分子机制

• 批准号: 20K15425
• 负责人: Baslam Marouane
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15425/
• 关键词: バイオスティミュラント; 持続可能な農; ミクロビオーム; 微生物の生物活性化合; 分子生物学; 代謝工学; 持続可能な農業; 微生物の生物活性化合物; 作物生産; 植物と微生物の相互作用; 揮発性化合物; 植物ー微生物相互作用; オミックス; イネ; 持続可能農業

微生物は多様な揮発性化合物（mVCs）を合成し、植物と微生物の有益な相互作用の重要なメディエーターとして機能している。これまでの研究から、mVCsが微生物自身の成長を調整しつつ、植物の生理学的およびホルモン経路を調節して、光合成と糖の蓄積を促進し、根の体積、葉の大きさ、葉と花の数を増やし、果実や種子の生産量を増加させることができることを明らかにした。これらの知見から、mVCは植物生産システムにおける重要なバイオテクノロジー資源と位置付けられる。本研究では、(1) 麹菌Aspergillus oryzae が放出する揮発性有機化合物のブレンド、または異なる濃度の合成化合物を個々に曝露したシロイヌナズナとイネの成長および発達に及ぼすmVCsの影響、および (2) mVCs による植物成長促進のメカニズムについて生理・分子的手法を用いて研究した。その結果、A. oryzae による植物生長促進機構に mVCs が関与している可能性を確認した。また、有意な植物成長促進作用を示す8つの単一揮発性物質を同定し、その作用は揮発性物質の濃度依存的であった。マイクロアレイ解析の結果、これらの揮発性物質がオーキシン、サイトカイニン、エキスパンシンが関与する植物ホルモンシグナルを調節することが明らかとなった。これらの結果は、A. oryzae由来のmVCsが植物の成長を調節する原動力となり、新しいバイオ刺激剤として、また化学肥料に代わる持続可能な代替物として、農園芸作物にうまく利用できることを示している。本年度は、新潟大学農学部特任助教として在職し、研究課題を実施できたのは4月から6月までの3ヶ月間のみであり、進展させることはできなかったが、学術論文などの執筆を行い、発表した。

微生物合成多种挥发性化合物 (mVC)，并作为有益的植物-微生物相互作用的重要介质。先前的研究表明，mVCs在调节微生物本身的生长的同时，还可以调节植物的生理和激素途径，促进光合作用和糖的积累，增加根体积、叶子大小、叶子和花朵的数量。水果和种子，增加水果和种子的产量。这些发现使 mVC 成为植物生产系统中重要的生物技术资源。在这项研究中，我们研究了（1）mVC 对单独暴露于曲霉米曲霉排放的挥发性有机化合物混合物或不同浓度的合成化合物的拟南芥和水稻生长和发育的影响；利用生理和分子方法研究植物生长促进机制。结果，我们证实mVCs可能​​参与米曲霉的植物生长促进机制。我们还鉴定了八种单一挥发性物质，它们表现出显着的植物生长促进作用，并且该作用具有浓度依赖性。微阵列分析表明，这些挥发性物质调节涉及生长素、细胞分裂素和扩张素的植物激素信号。这些结果表明，米曲霉的 mVC 可以成为调节植物生长的驱动力，并且可以作为新的生物刺激剂和化学肥料的可持续替代品成功地用于农业和园艺作物。今年，我在新泻大学农学部担任特聘助理教授，从四月到六月只进行了三个月的研究项目，虽然没有取得任何进展，但还是能够有所收获。撰写学术论文并发表。

项目成果

Impact of Single and Combined Salinity and High-Temperature Stresses on Agro-Physiological, Biochemical, and Transcriptional Responses in Rice and Stress-Release

单一和组合盐度和高温胁迫对水稻农业生理、生化和转录反应的影响及胁迫释放

• DOI: 10.3390/plants11040501
• 发表时间: 2022-02-12
• 期刊: Plants
• 作者: Nahar L;Aycan M;Hanamata S;Baslam M;Mitsui T
• 通讯作者: Mitsui T

The Native Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Vermicompost-Based Organic Amendments Enhance Soil Fertility, Growth Performance, and the Drought Stress Tolerance of Quinoa

天然丛枝菌根真菌和基于蚯蚓堆肥的有机改良剂可增强藜麦的土壤肥力、生长性能和干旱胁迫耐受性

• DOI: 10.3390/plants11030393
• 发表时间: 2022
• 作者: Benaffari Wissal;Boutasknit Abderrahim;Anli Mohamed;Ait;Ait;Ben;Ben Ahmed Hela;Mitsui Toshiaki;Baslam Marouane;Meddich Abdelilah
• 通讯作者: Meddich Abdelilah

Root Reinforcement Improved Performance, Productivity, and Grain Bioactive Quality of Field-Droughted Quinoa (Chenopodium quinoa)

根系强化提高了旱作藜麦（Chenopodium quinoa）的性能、生产力和谷物生物活性质量

• DOI: 10.3389/fpls.2022.860484
• 发表时间: 2022
• 期刊: Frontiers in Plant Science
• 影响因子: 5.6
• 作者: Toubali S;Ait-El-Mokhtar M;Boutasknit A;Anli M;Ait-Rahou Y;Benaffari W;Ben-Ahmed H;Mitsui T;Baslam M;Meddich A
• 通讯作者: Meddich A

Potential of Native Arbuscular Mycorrhizal Fungi, Rhizobia, and/or Green Compost as Alfalfa (Medicago sativa) Enhancers under Salinity

天然丛枝菌根真菌、根瘤菌和/或绿色堆肥在盐度下作为紫花苜蓿 (Medicago sativa) 增强剂的潜力

• DOI: 10.3390/microorganisms8111695
• 发表时间: 2020-10-30
• 期刊: Microorganisms
• 影响因子: 4.5
• 作者: Raja Ben;Marouane Baslam;Mohamed Ait;Mohamed Anli;Abderrahim Boutasknit;Youssef Ait;Salma Toubali;T. Mitsui;K. Oufdou;S. Wahbi;A. Meddich
• 通讯作者: A. Meddich

Identification of new microbial volatile-mediated plant growth promotion as biostimulants.

鉴定新的微生物挥发物介导的植物生长促进剂作为生物刺激剂。

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuki Umetani; Aycan Murat; Toshiaki Mitsui; Marouane Baslam
• 通讯作者: Marouane Baslam