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空腹の植物は土壌微生物から鉄を注文する

感謝祭のテーマに続き、植物が自分の夕食のために栄養を収穫する方法を次に示します。この記事の執筆にあたり、Max Planck Institute for Plant Breeding Research に感謝します。

自然界では、健康な植物にはバクテリアやその他の微生物があふれていますが、そのほとんどは植物が育つ土壌に由来します。この微生物のコミュニティ、植物微生物叢 、最適な植物の成長に不可欠であり、病原性微生物や昆虫の有害な影響から植物を保護します.植物の根の微生物叢も、栄養レベルが低いときに植物のパフォーマンスを向上させると考えられていますが、そのような有益な相互作用の具体的な例はまだ不足しています.

鉄は、植物の成長と生産性にとって最も重要な微量栄養素の 1 つです。鉄はほとんどの土壌に豊富に存在しますが、植物が吸収できない形で存在するため、利用可能性が低いために植物の成長が制限されることがよくあります。したがって、十分な収穫量を確保するには化学肥料の使用が必要になることが多く、化学肥料を過剰に使用すると生態系に害を及ぼす可能性があります。現在、Paul Schulze-Lefert が率いる MPIPZ の研究者は、この問題を克服するために植物が採用している新しい戦略を発見しました。植物は根から物質を放出し、植物関連バクテリアに土壌鉄を動員させて、植物が容易に活動できるようにします。取り上げてください。

利用できない形態の鉄に直面すると、植物は鉄欠乏を回避するために代償反応を開始します。この飢餓応答には、遺伝子発現の大規模な再プログラミングと、植物の根から放出され、それ自体が鉄の溶解度を改善できる芳香族化合物であるクマリンの生成と分泌が含まれます。興味深いことに、クマリンは選択的な力であり、植物関連細菌群集の組成を形作ることが最近示された.現在、一部のクマリンは「SOS」としても機能することが明らかになりました。 」 根の微生物叢に植物鉄の栄養をサポートするよう促すシグナル.

最初に、鉄を制限する植物の性能に対する根の微生物叢の寄与を評価するために、Christopher Harbort と同僚は、鉄の利用可能性と根関連細菌の存在を制御できる制御システムを使用しました。彼らは、実験室モデルのタレ クレスを使用して、細菌を完全に欠いている植物と、自然界で観察される根の細菌の多様性を反映する共生細菌の合成群集 (SynCom) が追加された植物を比較しました。著者らは、このバクテリア SynCom を添加すると、利用できない鉄で生育した植物の成績が大幅に改善されたが、容易に利用できる鉄で生育した植物の成績は改善されないことがわかった.単一の細菌株と関連して植物を成長させることで、この鉄救済能力が根の微生物叢のさまざまな細菌系統の細菌間で広まっていることを決定することができました.研究者がクマリンを生産または分泌する能力が制限された植物で同じ実験を行ったとき、バクテリアのコミュニティは何の利益ももたらさなかった.したがって、植物が分泌するクマリンが、鉄分制限下で共生細菌から栄養補助を引き出すことに関与していることを示すことができます.

著者らの発見は、根の微生物叢が、植物が鉄制限土壌での成長に適応する方法の不可欠な部分であることを強く示唆しています。さらに、植物から微生物への補助信号を特定することにより、この研究は、天然に存在する土壌バクテリアを合成肥料の代替として利用することに一歩近づきます。植物の鉄分の栄養を改善することは、農業の収量を​​改善するだけでなく、主食作物の栄養分を増やすこともできます。これは、人間の鉄欠乏に取り組むための潜在的な戦略でもあります.

続きを読むには: 根から分泌されるクマリンと微生物叢が相互作用してシロイヌナズナの鉄栄養を改善する
Harbort, C. J., Hashimoto, M., Inoue, H., Niu, Y., Guan, R., Rombolà, A.D., Kopriva, S., Voges, M. J. E. E., Sattely, E. S., Garrido-Oter, R ., シュルツェ レフルト, P .


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