教員

自然環境で生きる植物は、大量の微生物に晒されています。私たちの腸内や皮膚が微生物で覆われているように、植物の根や葉にも様々な微生物が定着していて、「植物マイクロバイオータ」という微生物コミュニティ（微生物叢）を形成しています。私たちは、これらの《常在微生物》が《植物の生長や防御》に与える影響に着目して研究を進めています。

図1　（左）私たちが主に取り扱っている「シロイヌナズナ」という植物が、実際に野外で自生している写真です（ドイツ時代の中野の自宅前で撮影）。（中央）その土を掘り返して培養培地にまいてみると、たくさんの細菌や真菌が生えてきます。（右）このような土で育った根を、特別な蛍光色素で染色してみると、多くの微生物が検出されます。これらの微生物のコミュニティとしての相対を、「植物マイクロバイオータ」と呼びます。

植物の根は、水や栄養を吸収して葉や花が育つのを地下から《椽の下の力持ち》として支えるために、極めて多様な微生物が暮らす土壌の中へ深く広く伸びていかねばなりません。これらの微生物の中には、植物の生長を助ける有用菌もいれば、一歩間違えれば甚大な病害を引き起こす病原菌もいます。こういった微生物と「正しく」やりとりするために、植物には《植物免疫》というシステムが備わっています。植物はこの免疫機構を駆使して、病原菌による感染から身を守っています。

ところが、免疫があまり活性化しすぎると、それによって生長が悪くなってしまうことも知られています。免疫が暴走することで発症するアレルギーや花粉症と似ています。常に微生物に晒された土壌のような環境で、植物がどのように成長と防御のバランスを取っているのか長年の謎だったのですが、私たちは最近、植物マイクロバイオータを構成する常在微生物がこのバランス調整に大きな役割を担っていることを明らかにしました。

図２　（左）免疫を過剰に活性化すると植物の生育は悪くなります。一部の植物常在細菌はこの反応を抑制することができます。（右）根端での細胞分裂・分化の制御への干渉が、このような活性の鍵になると考えています。

このような機能を持った多様な常在微生物で構成される植物マイクロバイオータの存在化で、植物はどうやって生長と防御を協調的に制御しているのか。その謎を解き明かすことで、野外環境における植物の真の生き様を、分子生物学的な言葉を使って理解することができると信じています。その先には、《土壌微生物との相互作用を介した陸上植物の進化》の理解、あるいはその知見を生かした《化学肥料に頼らない持続可能な農業技術》の開発など、様々な展開が考えられます。私たちの研究室も、植物マイクロバイオータと同じように、様々な興味やビジョン、キャリアパスを描くメンバーから成る複雑な「コミュニティ」を構築して、そんな多様なコミュニティだからこそ生まれる相乗効果を大切にしながら、面白いサイエンスに取り組んでいきたいと思います。そんなコミュニティを一緒に創ってみたいと思ってくれる仲間をいつでも募集しています！まずは研究室を覗きに来てください！

参考文献

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PYK10 Myrosinase Reveals a Functional Coordination between ER Bodies and Glucosinolates in Arabidopsis thaliana. Ryohei Thomas Nakano, Mariola Piślewska-Bednarek, Kenji Yamada, Patrick P. Edger, Mado Miyahara, Maki Kondo, Christoph Böttcher, Masashi Mori, Mikio Nishimura, Paul Schulze-Lefert, Ikuko Hara-Nishimura, and Pawel Bednarek. Plant J. 89: 204-220 (2017)　DOI:10.1111/tpj.13377