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「植物共生微生物」は農業技術に革新をもたらすか

2021.05.01

提供:岡山理科大学

「植物共生微生物」は農業技術に革新をもたらすか

微生物は地球上のあらゆる場所で暮らしていますが、その中には生き物の身体を生活の場として、支えあって生きる種類がいることをご存じでしょうか? いわゆる「相利共生」の関係を築く微生物は決して少なくなく、ヒトと乳酸菌もまた、共生関係でつながっています。岡山理科大学の「応用生物学研究室」では、こうした生き物と微生物をつなぐ「共生関係」のメカニズムを解き明かすことで、微生物のチカラを社会に役立てる技術革新を目指します。

この記事をまとめると

  • 高等生物と微生物は「化学コミュニケーション」でつながっている
  • 葉っぱの上で築き上げる、植物と微生物の「もちつもたれつ」の関係
  • 植物と微生物の共生関係が、気候変動の影響から農業を救えるかもしれない

高等生物と微生物をつなぐものは一体なにか

微生物は目に見えない小さな生物ですが、地球上のあらゆる環境に適応して生きており、それぞれがその環境で生きるための特別な機能をもっています。その機能を人の暮らしに役に立てる学問が応用微生物学という分野です。病気を引き起こす微生物もいますが、植物や動物、もちろん人も、多くの微生物に囲まれて、あるいは一緒に生きていて、見えない恩恵をたくさん受けています。今回ご紹介するのは、人や植物のような高等生物と微生物が一緒にいることで、ともにメリットを享受する相利共生に関する研究です。その中で私たちは、人の腸内に共生する腸内細菌と言われる微生物や、農業分野で利用できると考えている植物と共生している微生物を対象とし、高等生物と微生物がそれぞれ必要とする化学物質を相互に供給する「化学コミュニケーション」という現象に注目して研究を進めています。

植物と微生物のコミュニケーション

私たちが特に注目しているのは、地上部の葉上に生育する微生物です。この葉上共生微生物は未解明の部分が多く、共生メカニズムを「化学コミュニケーション」から探っています。これまでに解っていることは、植物が生長にともなって放出する「メタノール」が共生を媒介していることです。メタノールは植物が生長するときに放出されるので、微生物はこれを得るために、植物を生長させる様々なアプローチを行います。例えば生長を促す植物ホルモンや、光合成を助ける化合物を作って植物に与えますが、種の状態から発芽して生長に伴って変化する、植物という居住環境を認識し、供給するものを変えているようです。例えば光合成は葉で行われるので、葉の上でのみ光合成を助ける化合物を供給していることも解ってきています。土の中なのか、葉の上なのか、目も耳もない微生物がどのように環境を認識しているのか、私たちが最も興味を持って研究しています。

植物を支える微生物のチカラが農業を救うかもしれない

植物と微生物の共生関係は珍しいことではなく、地球上のあらゆる植物の上で築かれています。農作物として栽培される米や野菜などでも同様の共生関係が構築されていて、この現象を農業技術として確立できれば、様々な作物の栽培に応用できると考えています。例えば光合成効率の上昇による作物栽培速度の向上や収穫量の増加、強固な共生関係は他の病原菌などの侵入を防ぐ効果もあると考えられます。また、栽培条件の向上は味や大きさ・形などの付加価値も期待できます。そのほか、私たちは現在直面している気象変動などが、農業生産に直接的な影響を及ぼすことも見据えなければなりません。自然界のシステムを科学的に理解することで、これらの問題に対応できることも期待でき、このような学術面での研究成果が農業、作物栽培技術の革新につながることを目指しています。

【広告企画】提供 : 岡山理科大学

この記事のテーマ
農学・水産学・生物」を解説

私たちは、他の生物から栄養をもらって生活しています。人口が増え、自然環境が悪化する中、食料を安定して確保し、自然から栄養をもらい続け、世界の飢餓問題に対応するには、農業、林業、水産業などの生産技術の向上が欠かせません。動植物や微生物などさまざまな生物の可能性を発見する研究も重要です。

「農学・水産学・生物」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「生物生産学」
はこんな学問です

世界的な規模での食料不足が心配されるなか、安定した供給体制の確保が急がれる。そのために持続可能な食料生産と生産性の向上を研究する学問である。専門分野としては、生物の生産量についてのさまざまな要因を数理的に分析する「数理解析学」、優れた遺伝的な素質を持った個体を選び集めることで生産性の改善の役に立つ「量的遺伝学」、予想外の収量減や生産物のロスを生じさせる病害虫対策を研究する「病害虫研究」などがある。

「生物生産学」について詳しく見る

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