私たちの集約的な農業システムは、肥料と農薬の大量投入に基づいています。これは環境に有害であり、持続可能ではありません。したがって、研究における重要な問題は、作物の収量を維持しながら、これらの投入量をどのように減らすかということです。
そのための有望な方法の1つは、畑で有益な微生物を植物に供給することです。しかし、それを成功させるためには、パートナー間の複雑な化学的クロストークを理解する必要があります。この相互作用は、私たちの研究室で根の滲出液を調べることで研究しています。
根の滲出は非常に動的であることがわかります。それは植物種、発達段階、そして日中の時点によっても異なります。植物はまた、代謝プロファイルを変化させることによって、さまざまな種類の微生物の存在に反応します。
根の滲出液は栄養素であり、微生物群集へのシグナルであるため、滲出プロファイルを研究することは、植物が環境内の微生物とどのように相互作用するかを理解するために重要です。メタボロミクスだけでなく、次世代シーケンシング技術の開発により、植物マイクロバイオーム相互作用の分野は大きく前進しています。当然のことながら、メタボロミクスワークフローは、特定のシステムで目的の化合物を検出するためのものです。
また、次世代シーケンシング技術は、植物マイクロバイオームの構造だけでなく、機能を理解する上でも非常に重要です。また、植物微生物の相互作用の分子メカニズムを理解するために、ここで紹介したような特殊な成長システムまたは簡略化された成長システムを使用することは非常に役立ちます。無菌状態を保つことはもちろん、標的微生物の接種も可能です。
私たちが抱えている課題の1つは、滲出液中の低濃度の代謝物を検出することです。背景が低ければ、それを行うのは簡単です。土壌のような複雑な環境であれば、それはより困難になります。
もう一つ未解決の課題は、そこに微生物が加わった場合です。そうすると、植物が産生する化合物と微生物が産生する化合物を区別することができなくなります。低コストで手軽なシステムを開発しました。
その無菌設計により、連続した実験が可能です。まず植物代謝産物が廃棄されます。次に、植物に微生物を接種し、ここで代謝物プロファイルの変化を評価します。
また、さまざまな植物種を長期間にわたって成長させることもできます。要約すると、このシステムは多くのアプリケーションに適しています。
