東樹宏和 生態学研究センター准教授、山道真人 白眉センター特定助教（現?東京大学講師）、潮雅之 生態学研究センター連携研究員、小野田雄介 農学研究科助教らの研究グループは、5カ国（日本?オランダ?スイス?アメリカ?中国）の機関と共同で、微生物生態系を制御するために重要な「コア共生微生物」を探索する研究手法を開発しました。資源コストが低く、病害虫発生のリスクも低い農業生態系を設計していく上で、新たな科学的戦略を提供する成果です。
本研究成果は、2018年5月1日に国際学術誌「Nature Plants」にオンライン公開されました。
研究者からのコメント
コア共生微生物を用いた技术は、食粮生产だけでなく、生态系の再生においても応用が见込まれます。皆伐地における森林再生や絶灭危惧植物の再导入においては、苗に定着している共生微生物によって、植物の生存が大きく左右されると予想されます。微生物丛动态の観点から农业生态系だけでなく自然生态系を眺めることで、络み合う环境问题を包括的に解决する糸口が见つかると期待されます。
本研究成果のポイント
- 个々の微生物ではなく、多様な微生物种で构成される微生物丛が全体で植物に与える効果に着目
- 植物の健全な生长を促す微生物丛の中で、键となる「コア共生微生物种」を探索するための理论と情报学的手法を构筑
- 最小の资源?エネルギーコストによる制御で「土着」微生物丛が秘めた机能を最大化する农业に向けて、植物学?微生物学?ゲノム学?生态学?情报学?ロボット工学を融合する研究戦略を提案
概要
世界人口が2050年に98亿人に达すると推计される中、地球温暖化や新规病原生物系统の出现、化学肥料资源の枯渇といった要因が食粮供给を胁かしています。その一方で、近年、农业?医疗?工业の幅広い分野において、微生物の机能を最大限に利用してさまざまな课题に取り组む动きが広がっています。しかし、微生物はあまりに种类が豊富で、多様な微生物种で构成される「微生物丛」全体を制御する理论も技术もまだ未発达です 。
本研究グループは、 微生物丛が本来持っている机能を最大限に発挥させる戦略について、持続可能な农业生态系を设计することを最终目标として、新たな科学的戦略を提案しました。特に、植物の健全な生育に贡献する多様な微生物たちを「土着」微生物丛の中から优先的に植物体へとリクルートする「コア共生微生物」に着目し、そうしたコア共生微生物を膨大な候补微生物の中から见出す情报学的手法を开発しました 。
図：ネットワーク科学を利用したコア共生微生物探索
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Hirokazu Toju, Kabir G. Peay, Masato Yamamichi, Kazuhiko Narisawa, Kei Hiruma, Ken Naito, Shinji Fukuda, Masayuki Ushio, Shinji Nakaoka, Yusuke Onoda, Kentaro Yoshida, Klaus Schlaeppi, Yang Bai, Ryo Sugiura, Yasunori Ichihashi, Kiwamu Minamisawa, E. Toby Kiers (2018). Core microbiomes for sustainable agroecosystems. Nature Plants, 4(5), 247-257.
