研究課題
窒素欠乏ストレス下におけるニコチンの『植物–土壌フィードバック』効果の検証
研究組織
| 代表者 | 島﨑 智久 (北海道大学理学研究院) |
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| 共同研究者 | 杉山 暁史 (京都大学生存圏研究所) |
| 関連ミッション |
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研究概要
植物は変動する外環境に適応するため、生理活性を有する多様な代謝物 (二次代謝産物) を生産する。二次代謝産物は、病原菌や病害虫による攻撃、乾燥・強光などの環境ストレスに対し、化学防御やストレス応答によって生成される活性酸素の除去など、生物・非生物的ストレスの緩和に寄与する。近年、こうした環境ストレスに対する二次代謝産物の直接的な機能に加え、環境ストレスに晒された植物が根圏へと二次代謝産物を分泌することで土壌微生物に働きかけ、晒されたストレスを緩和する効果を持った根圏細菌叢が形成される、『植物-–土壌フィードバック』と呼ばれる現象が報告されている。本現象の分子メカニズムの解明は微生物機能を活用した持続可能な農業生産への応用が期待される。
先行研究において、タバコ(Nicotiana tabacum)が生産する毒性アルカロイドであるニコチンの生産量が低窒素条件において誘導される現象を見出した。そこで本研究では、窒素欠乏環境下で形成されたタバコ根細菌叢のフィードバック効果を解析することで、窒素栄養依存的なニコチン生合成制御の生理学的意義を探究するとともに、実際の作物栽培への応用を見据えた検証を行う。低ニコチン蓄積形質転換体を用いた比較細菌叢解析により、窒素欠乏環境下におけるニコチン依存的な細菌叢の変化を明らかにする。ネットワーク解析を用いて低窒素条件に特徴的な根圏細菌の組み合わせを明らかにし、単離培養可能な細菌株を用いた合成細菌叢 (Synthetic Community; SynCom) によって再現する。接種試験によって、構築したSynComの窒素欠乏ストレス緩和効果を検証する。接種効果が認められたSynComに関しては、圃場を用いた接種試験を行い、実際の野外環境における効果の検証を行う。
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2024年7月23日作成
