稲の干ばつ耐性を宿主介在型微生物叢選抜により向上させる

核心概念

宿主介在型選抜を用いることで、稲の干ばつ耐性と生育を向上させる簡略化された微生物叢を得ることができる。

要約

本研究では、野生の微生物叢を稲に接種し、干ばつストレスに対して最も耐性の高い稲から微生物叢を選抜する宿主介在型選抜を行った。

選抜過程で以下のことが明らかになった:

1. 土壌源によって、稲の干ばつ耐性と生育の改善度合いが異なった。水田土壌と砂漠土壌の微生物叢は選抜によって改善されたが、蛇紋岩湧水土壌の微生物叢は改善されなかった。

2. 選抜過程で微生物叢の多様性は減少したが、土壌間での共通種が増加した。これは、選抜環境下で共通して有利な微生物が選抜されたためと考えられる。

3. 干ばつ耐性や生育に強く相関する細菌群を同定した。これらには既知の植物生育促進細菌(Azospirillum、Bacillus)に加え、Devosia属やIdeonella属など新規の有望な細菌が含まれていた。

4. 選抜された細菌群では、鉄輸送、グリセロール-3-リン酸輸送、糖代謝関連の遺伝子が enriched されていた。これらの機能は植物-微生物相互作用における干ばつ耐性の向上に関与すると考えられる。

以上より、宿主介在型選抜は、複雑な土壌環境下での微生物叢の機能を効率的に改変する手法であることが示された。

統計

稲の干ばつ耐性(NDVI)は、水田土壌と砂漠土壌の選抜系統で有意に向上した。
稲の地上部バイオマスも、同様に水田土壌と砂漠土壌の選抜系統で有意に増加した。

引用

"宿主介在型選抜を用いることで、複雑な土壌環境下での微生物叢の機能を効率的に改変できる。"
"選抜された細菌群では、鉄輸送、グリセロール-3-リン酸輸送、糖代謝関連の遺伝子が enriched されていた。これらの機能は植物-微生物相互作用における干ばつ耐性の向上に関与すると考えられる。"

抽出されたキーインサイト

Improving rice drought tolerance through host-mediated microbiome selection

by Styer,A., Pe... 場所 www.biorxiv.org 02-05-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.03.578672v1

深掘り質問

宿主介在型選抜の効果は、どのような環境条件下でも安定して発現するだろうか?

宿主介在型選抜は、環境条件に関係なく安定して効果を発揮する可能性があります。この選抜方法は、微生物叢の構成や機能を宿主の表現型と結びつけることによって行われるため、環境条件が変化しても微生物叢が宿主の望ましい表現型を引き出すように選抜されることが期待されます。したがって、宿主介在型選抜によって得られた微生物叢は、異なる環境条件下でも一定の効果を維持する可能性があります。

宿主介在型選抜で得られた微生物叢は、実際の農場条件下でも稲の干ばつ耐性を向上させることができるだろうか?

宿主介在型選抜で得られた微生物叢が実際の農場条件下でも稲の干ばつ耐性を向上させるかどうかは、実地試験が必要です。研究では、実験室での結果に基づいて、宿主介在型選抜によって稲の干ばつ耐性が向上する可能性が示唆されています。しかし、実際の農場環境ではさまざまな要因が影響を与えるため、その効果を確認するためにはフィールド実験が必要です。選抜された微生物叢が稲の干ばつ耐性を実際の農場条件下で向上させるかどうかは、将来の研究によって明らかにされるでしょう。

宿主介在型選抜の原理を応用して、他の作物のストレス耐性向上にも活用できるだろうか?

宿主介在型選抜の原理は、他の作物のストレス耐性向上にも活用できる可能性があります。この手法は、微生物叢と宿主の相互作用を通じて作物のストレス耐性を向上させることを目的としています。したがって、他の作物においても同様の手法を用いることで、微生物叢を選抜して作物のストレス耐性を向上させることができるかもしれません。他の作物においても宿主介在型選抜の原理を応用することで、作物の生産性や耐性を向上させる可能性があります。