土壌微生物が植物の干ばつへの対処を助けるが、科学者が考えていた方法とは異なる(Soil microbes help plants cope with drought, but not how scientists thought)

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2023-07-25 イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校

◆イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の新しい研究は、土壌中の自由生活する微生物が自己のために働いていることを示し、従来の常識に挑戦しています。実験では、乾燥耐性を持つ微生物が環境自体によって選択され、それによって植物も乾燥耐性が高まることがわかりました。微生物は植物の求めに応じて働くのではなく、自分自身のために適応しているという結果は、共進化や相互利益といった従来の考え方を覆すものでした。
◆従来の研究では土壌中の微生物と植物の相互作用を示すために、微生物の存在しないコントロールが含まれていなかったことが挑戦された点であり、今後の研究に影響を与える可能性があるとされています。研究では微生物の同定は行われていないが、土壌中の微生物は栄養循環に関与しており、植物の耐性向上に役立つ可能性があります。

<関連情報>

土壌水分が植物の局所適応反応を促進する微生物を偶発的に選択する Soil moisture incidentally selects for microbes that facilitate locally adaptive plant response

Kevin D. Ricks and Anthony C. Yannarell
Proceedings of the Royal Society  Published:28 June 2023
DOI:https://doi.org/10.1098/rspb.2023.0469

Abstract

While a plant’s microbiome can facilitate adaptive phenotypes, the plant’s role in selecting for these microbes is unclear. Do plants actively recruit microbes beneficial to their current environment, or are beneficial microbes only an incidental by-product of microbial adaptation? We addressed these questions through a multigeneration greenhouse experiment, selecting for either dry- or wet-adapted soil microbial communities, either with or without plants. After three plant generations, we conducted a full reciprocal transplant of each soil community onto wet- and dry-treated plants. We found that plants generally benefited from soil microbes, and this benefit was greater whenever their current watering conditions matched the microbes’ historical watering conditions. Principally, the plant’s presence was not necessary in the historical treatments for this environmental matching benefit to emerge. Moreover, we found microbes from droughted soils could better tolerate drought stress. Taken together, these results suggest that the moisture environment selects for microbes that benefit plants under those specific moisture conditions, and that these beneficial properties arise as a by-product of microbial adaptation to the watering environment and not as a co-adapting plant–microbe system. This work highlights that understanding the selective agents on these plant-associated microbes will lead to a better understanding of plant adaptation.

生物環境工学
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