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植物−微生物共生を
分子から生態まで

研究内容RESEARCHES

共生を評価する −菌根の養分輸送メカニズム−


近い将来、良質なリン鉱石は枯渇すると予想され、リン鉱石の主要産出国である米国はリン鉱石の輸出を規制しており、リン酸は国際的な戦略物資となっています。リン資源を輸入に依存してきた日本にとって、農業生産に深刻な打撃を与えかねない状況です。

アーバスキュラー菌根菌は植物の根に共生する糸状菌で、イネ科・マメ科を含む多くの植物のリン酸栄養改善に寄与していることが知られています。私たち は共生微生物を介したリン酸資源の効率的利用を目指し、アーバスキュラー菌根のリン酸獲得機構、特に菌から植物へのリン酸輸送過程についてその分子メカニ ズムの解明に取組んでいます。

取組んでいる課題
・ 蛍光顕微鏡や電子顕微鏡観察によるリン酸輸送に関わるオルガネラの特定 (菌側)
・ リン酸の貯蔵・輸送形態と考えられているポリリン酸の局在解析 (菌側)
・ 菌根特異的なリン酸代謝遺伝子の同定と機能解析 (植物側)


共生を制御する −菌根形成の分子基盤−


菌根・根粒共生系はその形成過程を制御する植物側および菌側の因子群によって構成されています。マメ科のモデル植物であるミヤコグサ(Lotus japonicus) では、菌根形成と根粒形成の両者が破綻した共生変異体がこれまで6遺伝子座報告されています。それらを用いて共生に関わる宿主因子群の研究が進められてい ます。私たちは、菌根・根粒共生を支える宿主因子群の一端を分子レベルで解明するため、ミヤコグサから単離された共生変異体nup85や新規共生変異体の機能解析を行っています。

また近年、アーバスキュラー菌根菌は自分では脂肪酸を合成できないことが明らかとなってきました。我々はトランスクリプトーム解析から植物が菌根菌に脂肪酸を提供し、菌根共生を制御している可能性を見出しました。

取組んでいる課題
・ 植物の脂肪酸代謝遺伝子の発現と菌根共生の制御の関係
・ 新規共生変異体の原因遺伝子の同定と機能解析


共生を利用する −作物生産・環境修復への菌根の応用−


日本では畜産経営の急速な規模拡大とともに輸入粗飼料や濃厚飼料への依存度が増大し、自給率低下による食料安全保障の問題や家畜の糞尿処理の問題が顕在化しています。

草地生態系は「土‐草‐家畜」という言葉に代表されるように、物質循環によって支えられており、生物生産はこの物質循環の中で行われています。そのため土地に立脚した生産を行うには、物質循環の理解が重要となります。

私たちは特に、資源の枯渇が心配されているリンに注目し、黒ボク土壌に立地する草地生態系について、菌根を介したリン循環の評価を進めていきたいと考えています。

取組んでいる課題
・ アーバスキュラー菌根菌の純粋培養の検討
・ アーバスキュラー菌根菌接種資材の開発
・ リン循環の評価法の検討


土壌生物学研究室

〒399-4598
長野県上伊那郡南箕輪村8304
信州大学農学部 食料生産科学科
食料生産科学科・応用生命科学科棟C311



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