草原植物が支える共生微生物の驚くべき多様性を発見

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草原生態系は微生物資源の「銀行」

2019-02-20 京都大学

東樹宏和 生態学研究センター准教授、黒川紘子 森林総合研究所主任研究員、田中健太 筑波大学准教授らの研究グループは、植物の種多様性が極めて高い長野県菅平高原において137種の植物を網羅的に調査し、その葉や根に膨大な種類の細菌(バクテリア)と真菌(かび・きのこ・酵母類)が共生していることを見出しました。

現在、日本各地で急速に草原が失われつつあります。その一方で、草原生態系に関する人類の知識はまだ乏しく、草原が私たちに与えてくれる潜在的な機能やサービスに関して未解明な点が多々残されています。

本研究グループは、植物の葉や根に共生する微生物の集まり(微生物叢)を網羅的に分析するため、「DNAメタバーコーディング」という手法を適用しました。本研究の結果、日本列島でわずかな面積しか残されていない草原生態系に無数の微生物が息づき、人類社会存続の要とも言える創薬や持続可能型農林業への応用が期待される微生物が数多く含まれることが判明しました。137種の植物種ごとに示された微生物叢のデータは、それぞれの植物種を保全する意義の客観的評価につながると期待されます。

本研究成果は、2019年2月20日に国際学術誌「Frontiers in Microbiology」にオンライン掲載されました。

図:菅平高原の草原生態系とその植物共生微生物叢(抜粋)

書誌情報

【DOI】https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00241

【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/236488

Hirokazu Toju, Hiroko Kurokawa and Tanaka Kenta (2019). Factors Influencing Leaf- and Root-Associated Communities of Bacteria and Fungi Across 33 Plant Orders in a Grassland. Frontiers in Microbiology, 10:241.

詳しい研究内容について

草原植物が支える共生微生物の驚くべき多様性
―草原生態系は微生物資源の「銀行」―

概要
京都大学生態学研究センター 東樹宏和准教授、森林総合研究所 黒川紘子 主任研究員および筑波大学山岳 科学センター 田中健太 准教授らの研究グループは、植物の種多様性が極めて高い長野県菅平高原において 137 種の植物を網羅的に調査し、その葉や根に膨大な種類の細菌( バクテリア)と真菌 (かび・きのこ・酵母 類)が共生していることを見出しました。 現在、日本各地で急速に草原が失われつつあります。その一方で、草原生態系に関する人類の知識はまだ乏 しく、草原が私たちに与えてくれる潜在的な機能やサービスに関して未解明な点が多々残されています。今回、植物の葉や根に共生する微生物の集まり( 微生物叢)を網羅的に分析するため、「DNA メタバーコー ディング」という手法を適用しました。その結果、日本列島でわずかな面積しか残されていない草原生態系に 無数の微生物が息づき、人類社会存続の要とも言える創薬や持続可能型農林業への応用が期待される微生物が 数多く含まれることが判明しました。137 種の植物種ごとに示された微生物叢のデータは、それぞれの植物種 を保全する意義の客観的評価につながると期待されます。
本研究成果は、2019 年 2 月 20 日に国際学術誌 「Frontiers in Microbiology」にオンライン掲載されました。 図:菅平高原の草原生態系とその植物共生微生物叢 抜粋)

1.背景
草原生態系は生物多様性の宝庫と言えます。多数の植物種に加え、その花を訪れる蜂や蝶、植物の葉や茎を 食べる多様な昆虫、さらに、昆虫や小型哺乳類を捕食する鳥類・哺乳類が草原生態系に息づいています。 しかし、現在、地球上の至るところでこうした生物多様性の高い草原生態系が減少しつつあります。熱帯雨 林をはじめとする森林生態系の減少については、これまでさかんに警鐘が鳴らされてきました。いっぽうで、 草原生態系が失われた際に、人類が一体何を失ってしまうのか、客観的に判断するためのデータが不足してい ました。
そこで、本研究プロジェクトでは、多様な植物種で構成される草原が管理されている長野県菅平高原におい て、草原生態系が 「隠し持つ」生物多様性の潜在的価値に着目しました。近年の研究で、植物の根 (や葉)に 無数の微生物が共生していることがわかってきています (*1〜2)。こうした微生物たちの中には、農業に 役立ったり (*3〜5)、新しい医薬品を作るもとになったりするものが含まれています。このような膨大な 未利用資源が、草原の消失とともに未知のまま失われつつあります。 そこで、これまであまり人の目を引くことがなかった 「植物に共生する微生物たち」の多様性を解明するこ とで、草原生態系が持つ潜在的価値を評価することを目指しました。植物に共生する微生物の集まり 微生物 叢)を解明する試みはこれまでも行われてきましたが、少数の植物種を対象としたものばかりで、草原生態系 全体に出現する植物を網羅的に対象とした研究は皆無でした。

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