窒素固定エンドファイトによるサツマイモの生育促進機構ならびに共生メカニズムの解明

固氮内生菌促甘薯生长机制及共生机制的阐明

基本信息

批准号：
20J40207
负责人：
塔野岡純子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J40207/
关键词：
エンドファイト窒素固定サツマイモ生育促進 Bradyrhizobium

项目摘要

私達はサツマイモ体内から窒素固定エンドファイトとしてBradyrhizobium　sp. AT1を分離している。この菌の接種により、サツマイモ体内での窒素固定活性ならびに根の伸長促進を確認している。これまでにサツマイモの生育促進には植物ホルモンやいくつかの遺伝子の関与が示唆されているが、詳細は明らかにされていない。今年度はAT1株を接種したサツマイモ地下部のメタボローム解析を行い、AT1株の接種がサツマイモの生育に及ぼす原因を推定した。無菌栽培したサツマイモ苗を土壌が充填されたポットに移植し、AT1株接種区と非接種区を設けた。接種30日後に地下部をサンプリングし、液体窒素で速やかに冷凍し、乳鉢と乳棒を用いて粉末にした。これらのサンプルについてCE-TOFMSを用いたメタボローム解析を行い、イオン性代謝産物を網羅的に測定した。さらに代謝産物の測定データを用いて、主成分分析および階層的クラスタリングによるヒートマップ解析を行った。この結果、AT1株接種30日後の根において、非接種区と比較してアミノ酸やエネルギー代謝、ストレス応答に関連する代謝産物の変動が認められた。一方、AT1株接種区と非接種区では根の生育や形態にほとんど違いが認められなかった。私達はこれまでに、サツマイモ地下部においてAT1株接種により発現変動がみられる遺伝子の網羅的解析を行っており、代謝やストレス応答に関連する多様な遺伝子の発現変動を確認している。これらの結果をあわせて、AT1株の接種により変動したサツマイモ内の代謝産物が、サツマイモの生育やストレス応答に関与している可能性を示唆した。

我们从甘薯中分离出了慢生根瘤菌 AT1，它是一种固氮内生菌。已证实接种该细菌在甘薯体内具有固氮活性并促进根部伸长。迄今为止，有人提出植物激素和一些基因参与促进甘薯生长，但细节尚未明确。今年，我们对接种AT1菌株的甘薯地下部分进行了代谢组分析，推测了接种AT1菌株对甘薯生长影响的原因。将无菌生长的甘薯幼苗移植到装满土壤的盆中，并设置接种AT1菌株的区域和未接种的区域。接种后30天对地下部分进行取样，立即冷冻在液氮中，并用研钵和杵研磨成粉末。使用CE-TOFMS对这些样品进行代谢组分析，并综合测量离子代谢物。此外，使用代谢物测量数据进行使用主成分分析和层次聚类的热图分析。结果，与未接种的植物相比，接种 AT1 菌株 30 天后根部观察到氨基酸、能量代谢和与应激反应相关的代谢物的变化。另一方面，AT1菌株接种区和未接种区之间的根生长或形态几乎没有差异。迄今为止，我们对接种AT1菌株后在甘薯地下部分观察到的表达变化的基因进行了全面分析，并证实了与代谢和胁迫反应相关的各种基因的表达变化。总之，这些结果表明，通过接种 AT1 菌株而改变的甘薯代谢物可能与甘薯生长和应激反应有关。