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小麦単独培養におけるテイクオール低下の病害抑制段階に関連する根圏細菌群集
Rhizosphere bacterial communities associated with disease suppressiveness stages of take-all decline in wheat monoculture.
PMID: 19732350 DOI: 10.1111/j.1469-8137.2009.03010.x.
抄録
小麦の単作時に発生するテイクオール病（Gaeumannomyces graminis var. tritici）の衰退には、植物を保護し、根を殖やす微生物が関与している。しかし、これまでのところ、ほとんどの研究は拮抗性蛍光性シュードモナスに焦点を当てたものであった。我々の目的は、畑作小麦のテイクオール低下に伴う根粒菌群集組成の変化を評価することであった。本研究では、575 個のプローブからなる分類学的 16S rRNA ベースのマイクロアレイを開発し、クローニング配列決定と定量的 PCR と組み合わせて利用した。1 年（低発病）、5 年（高発病）、10 年（低発病、抑制性に達した）の 3 つの実験圃場で小麦を栽培した圃場を用いた。マイクロアレイデータは3つのステージを識別した。発生期（5年）では、主にプロテオバクテリア、特にシュードモナス（ガンマプロテオバクテリア）、ニトロソスピラ（ベタプロテオバクテリア）、リゾバクテリア科、スフィンゴモナス科、フィロバクテリア科（アルファプロテオバクテリア）、さらにバクテロイデテスや疣贅菌などのプロテオバクテリアが優占していた。対照的に、抑制性（10年）は、主にアシドバクテリア、プランクトミセス、ニトロスピラ、クロロフレキシ、アルファプロテオバクテリア（特にアゾスピリラム）、ファーミキュート（特にサーモアナエロバクテリア）に属する、より広範な分類群の有病率と相関していた。結論としては、取込量の減少は、シュードモナスだけのケースをはるかに超えて、根粒菌群集の構成の複数の変化と相関していることがわかった。
The decline of take-all disease (Gaeumannomyces graminis var. tritici), which may take place during wheat monocropping, involves plant-protecting, root-colonizing microorganisms. So far, however, most work has focused on antagonistic fluorescent pseudomonads. Our objective was to assess the changes in rhizobacterial community composition during take-all decline of field-grown wheat. The study was based on the development and utilization of a taxonomic 16S rRNA-based microarray of 575 probes, coupled with cloning-sequencing and quantitative PCR. Plots from one experimental field grown with wheat for 1 yr (low level of disease), 5 yr (high level of disease) or 10 yr (low level of disease, suppressiveness reached) were used. Microarray data discriminated between the three stages. The outbreak stage (5 yr) was mainly characterized by the prevalence of Proteobacteria, notably Pseudomonas (Gammaproteobacteria), Nitrosospira (Betaproteobacteria), Rhizobacteriaceae, Sphingomonadaceae, Phyllobacteriaceae (Alphaproteobacteria), as well as Bacteroidetes and Verrucomicrobia. By contrast, suppressiveness (10 yr) correlated with the prevalence of a broader range of taxa, which belonged mainly to Acidobacteria, Planctomycetes, Nitrospira, Chloroflexi, Alphaproteobacteria (notably Azospirillum) and Firmicutes (notably Thermoanaerobacter). In conclusion, take-all decline correlated with multiple changes in rhizobacterial community composition, far beyond the sole case of pseudomonads.