BNI研究の進展に貢献「PANOMICSアプローチ」米植物科学誌に掲載　国際農研2023年3月15日

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国際農研とオーストリアにあるウィーン大学の研究グループによる、生物的硝化抑制（BNI）における植物と土壌微生物の相互作用を解説した論文が1月、Cell Press発行の米国際植物科学総説誌『Trends in Plant Science』に掲載された。新たな相互作用の探索手法として、複数のオミックス解析を組み合わせたPANOMICSアプローチの活用を提唱しており、植物の根と土壌微生物の相互作用の解明で、BNI研究の進展が期待される。

PANOMICSアプローチのイメージ

総説では、植物自身が根から物質を分泌し、硝化を抑制するBNI物質の新たな探索手法として「PANOMICSアプローチ」の活用を提唱している。PANOMICSアプローチは、メタボロミクス、プロテオミクスなどにより、ゲノム情報を基礎として、生体を構成している様々な分子を網羅的に解析し、得られたデータを、数理モデルを用いて俯瞰的に活用する手法。

根の周辺、数ミリ以内の根圏には、土壌1グラムあたり100億の土壌微生物が存在するとされ、様々な機能を有していると考えられる。植物と土壌微生物には相互作用があり、これを活用することが期待されているが、植物の根は地下に存在することから、地上部に比べて観察や測定が困難とされてきた。

近年、オミックス解析の技術革新、計算機科学の進展により、様々な機能の鍵因子の抽出や重要な経路の特定など、生物間の相互作用をより深く理解し、制御することが可能になっている。オミックス解析を用いたヒトと微生物との相互作用については研究例が多く、複雑な相互作用のネットワークが形成されていることが明らかになりつつある。一方で、植物と土壌微生物の相互作用、特に、根圏における相互作用については研究例が少なく、方法論も未確立な状況にある。

同総説でBNIが注目されたのは、BNIが根圏における植物と土壌微生物の相互作用を活用していることを説明。これは、植物の根から分泌されるBNI物質によって、土壌硝化菌の活動が抑制され、土壌中のアンモニウムの硝化（アンモニア態窒素から硝酸態窒素へと酸化する経路）を遅らせる現象が科学的に解明されており、結果として、施肥量が少なくても作物の生産性を高めることができる技術（BNI技術）として、今後の実用化が期待されているため。

BNI技術による相互作用の鍵となるBNI物質の探索手法として、複数のオミックス解析を組み合わせたPANOMICSアプローチを活用することは、BNI研究の進展に貢献するとともに、植物の根と土壌微生物の相互作用の解明に繋がることが期待される。

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