内生菌が炭素代謝と根圏細菌の多様性を改善することで、落花生作物の土壌病害を緩和する

Endophytic Fungus Alleviates Soil Sickness in Peanut Crops by Improving the Carbon Metabolism and Rhizosphere Bacterial Diversity.

• Xing-Guang Xie
• Yuan-Yuan Zhao
• Yang Yang
• Fan Lu
• Chuan-Chao Dai

抄録

内生菌は宿主の生産性に多大な影響を与える可能性があるが、これらの影響の根本的なメカニズムは部分的にしか解明されていない。植物-土壌フィードバックの最も重要な調節因子である根の滲出液は、根圏の特定の微生物を減少させることで、連続的なモノカルチャーシステムにおいて容易に土壌病害を引き起こす可能性がある。本研究では、内生菌 Phomopsis liquidambaris によって植民地化された根からの滲出液は、長期連続作付けされた落花生土壌において、根圏細菌量、土壌呼吸、微生物バイオマス、酵素活性を有意に増加させた。さらに、P. liquidambarisの根の滲出液は、炭素代謝と根圏細菌の多様性を明らかに変化させ、これらの変化は、根の滲出液による土壌の化学的性質の変化と密接に関連していた。最後に、合成根の滲出液実験により、P. liquidambaris の植民地化に由来する根の滲出液が、ピーナッツの生育促進に重要な役割を果たすことが確認された。以上の結果から、本菌は、長期単収栽培土壌の炭素代謝や根圏細菌群集を改善することが可能であり、土壌病害の軽減に寄与することが明らかとなった。

Endophytic fungi can profoundly affect host productivity, but the underlying mechanisms of these effects are only partly understood. As the most important regulators of plant-soil feedback, root exudates can easily cause soil sickness in continuous monoculture systems by reducing certain microbes in the rhizosphere. In this study, exudates from roots colonized by the endophytic fungus Phomopsis liquidambaris significantly increased rhizosphere bacterial abundance, soil respiration, microbial biomass and enzyme activities in a long-term continuously cropped peanut soil. Further analysis revealed that P. liquidambaris-colonized root exudates clearly altered the carbon metabolism and rhizosphere bacterial diversity, which were closely correlated with changes in soil chemical properties caused by the exudates from the colonized roots. Finally, a synthetic root exudate experiment further confirmed that the root exudates derived from P. liquidambaris colonization can indeed play an important role in promoting peanut growth. Therefore, these results show that this endophytic fungus could improve the carbon metabolism and rhizosphere bacterial community in long-term monoculture soils via exudates from colonized roots, which contribute to the alleviation of soil sickness.