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

基本信息

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

项目摘要

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”，生活在根际的微生物有助于促进植物的养分吸收和提高抗逆性。人们认为植物将代谢物分泌到根际，从而形成有利于根际生存的微生物菌群。本研究的目的是阐明大豆根分泌异黄酮形成大豆根际微生物群的过程。我们决定考虑植物代谢物的根际微生物群形成过程的三个阶段：1）植物根部的分泌，2）土壤中的动态，3）对微生物群的影响。今年，继去年之后，我们对位于大豆根质外体中的β-葡萄糖苷酶进行了研究，结果表明，该β-葡萄糖苷酶对异黄酮糖苷进行去糖基化，增加了大豆根际积累的异黄酮量。总结该结果的原始论文于 2023 年 1 月被国际期刊 Plant and Cell Physiology 接收。这篇论文被刊登在该杂志的评论中，可以说受到了相关研究领域的广泛关注。尽管非糖苷在根瘤菌中比异黄酮糖苷具有显着更高的nod基因诱导活性，但尚未发现β-葡萄糖苷酶功能的丧失对根瘤形成或细菌菌群形成的影响。原因之一可能是异黄酮非糖苷由转运蛋白提供，这减轻了β-葡萄糖苷酶功能丧失的影响。除了异黄酮之外，我们还开始了针对挥发性有机化合物（VOC）的实验，这些化合物具有能够从根部迁移超过12厘米的特性。我在海外的一个小组呆了两个月，学习了实验和分析方法。

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）

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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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;〇杉山暁史
通讯作者：
〇杉山暁史

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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）