野生・栽培・栽培植物の根圏細菌群集の組成・構造・PGPR特性の解析

Composition, Structure, and PGPR Traits of the Rhizospheric Bacterial Communities Associated With Wild and Cultivated and .

• María Eugenia de la Torre-Hernández
• Leilani I Salinas-Virgen
• J Félix Aguirre-Garrido
• Antonio J Fernández-González
• Francisco Martínez-Abarca
• Daniel Montiel-Lugo
• Hugo C Ramírez-Saad

抄録

メキシコ中央部のケレタロ半砂漠は、チワワ砂漠の最南端に位置しています。この半乾燥地帯は、多くの固有種を持つ広大なサボテンの多様性を保護しています。現在、この半砂漠に生息する2種のサボテンが生存の脅威にさらされています。これまでのところ、これらの植物に関連する細菌群集についての報告はない。本研究では、これらの植物に関連する根圏細菌群集の構造と多様性を評価した。また、植物の生育を促進する能力を持つ単離株を探索するために、培養法を用いて植物のサンプルにアプローチした。その結果、根圏細菌群からメタゲノムDNAを抽出し、16S rRNA遺伝子のイルミナシーケンシングに供したところ、両群ともにα-多様性とASV（Amplicon Sequence Variant）リッチネスが高かった。全てのサンプルは14の植物体を占め、主要な6つの植物体は全ての処理に共通していた。4つのサンプル群すべてで優占的な植物体は、「.科と属のレベルで分析したところ，両種の栽培サンプルは一緒にグループ化し，野生サンプルは離れてグループ化しているという関連パターンが見られた。Rubrobacteraceae（15.9～18.4％）の高値が野生試料の特徴であった。その結果、根圏の全12サンプルで2,227個のASVが採点され、1,536個のASVの方が豊富であった。また、生育条件についても、栽培群では743個のASVが743個、栽培群では615個のASVが検出されており、根圏サンプルの方が豊富であった。また，根圏からの分離株は，主に，「.NET」と「.NET」に分類されていた。その結果，自然界で生育している植物から得られた菌株はより優れたPGPR特性を示し，自然界に生育している植物は多様な代謝活性を持つ細菌の供給源であり，サボテンの自然環境への適応に重要な役割を果たしていることが示唆された。

The Queretaro semi-desert in central Mexico is the most southern extension of the Chihuahua desert. This semi-arid zone shelters a vast cactus diversity with many endemic species. Currently, two cacti species from this semi-desert namely, and are under a threat to their survival. So far, there are no reports on the bacterial communities associated with these plants. In this study, we assessed the structure and diversity of the rhizospheric bacterial communities associated with and growing in wild and cultivated conditions. Samples of were also approached with culture-based methods in search of isolates with plant growth promoting abilities. Metagenomic DNA was extracted from rhizospheric samples and used for Illumina sequencing of the 16S rRNA gene. α-diversity and amplicon sequence variant (ASV) richness were higher in both groups of samples. All samples accounted for 14 phyla, and the major 6 were common to all treatments. The dominant phyla in all four sample groups were and . Analysis at family and genus levels showed association patterns with the cultivated samples from both species grouping together, while the wild samples of each cactus species were grouping apart. High abundance values of Rubrobacteraceae (15.9-18.4%) were a characteristic feature of wild samples. In total, 2,227 ASVs were scored in all 12 rhizospheric samples where samples showed higher richness with 1,536 ASVs. Regarding the growing conditions, both groups of cultivated samples were also richer accounting for 743 and 615 ASVs for and , respectively. The isolates from rhizosphere were mainly assigned to and . In total 35 strains were assayed for PGPR traits (IAA and siderophore production, phosphate solubilization, and fungal growth inhibition). Strains obtained from plants growing in the wild displayed better PGPR characteristics, stressing that naturally occurring wild plants are a source of bacteria with diverse metabolic activities, which can be very important players in the adaptation of cacti to their natural environments.

Copyright © 2020 de la Torre-Hernández, Salinas-Virgen, Aguirre-Garrido, Fernández-González, Martínez-Abarca, Montiel-Lugo and Ramírez-Saad.