新規リン酸可溶型根粒菌 Bacillus altitudinis GQYP101 の分離とゲノム配列、およびその根圏微生物群集構造およびコーン苗の機能形質に与える影響

Isolation and Genome Sequence of a Novel Phosphate-Solubilizing Rhizobacterium Bacillus altitudinis GQYP101 and Its Effects on Rhizosphere Microbial Community Structure and Functional Traits of Corn Seedling.

抄録

Bacillus altitudinisは広く分布する土壌細菌で、汚染土壌の浄化、除草剤の分解、植物の生長促進など様々な機能活性を有している。B. altitudinis GQYP101はLycium barbarum L.の根圏土壌から分離され、植物生長促進菌としての可能性を示した。本研究では、GQYP101株はリンを可溶化し、ポット実験においてトウモロコシの茎径、最大葉面積および新鮮重量を増加させた。GQYP101株施用後、コーン苗（地上部）の窒素およびリン含量はそれぞれ100%および47.9%増加した。同時に、トウモロコシの根の窒素およびリン含量も、それぞれ55.40%および20.3%増加した。さらに、GQYP101株施用後、根圏土壌の栄養状態が変化し、有効リン含量が73.2%増加した。さらに、GQYP101株が植物の生育を改善するメカニズムについて、全ゲノム配列解析により検討した。GQYP101 株は、円形の染色体と線状のプラスミドから構成されている。また、GQYP101株の主要遺伝子として、リン酸可溶化、アルカリホスファターゼ、走化性、運動性に関連する遺伝子をいくつか同定することができた。本研究で得られた知見は、GQYP101株が微生物肥料として作物の収量を向上させるための理論的根拠となる可能性がある。

Bacillus altitudinis is a widely distributed soil bacterium that has various functional activities, including remediation of contaminated soil, degradation of herbicides, and enhancement of plant growth. B. altitudinis GQYP101 was isolated from the rhizosphere soil of Lycium barbarum L. and demonstrated potential as a plant growth-promoting bacterium. In this work, strain GQYP101 could solubilize phosphorus, and increased the stem diameter, maximum leaf area, and fresh weight of corn in a pot experiment. Nitrogen and phosphorus contents of corn seedlings (aerial part) increased by 100% and 47.9%, respectively, after application of strain GQYP101. Concurrently, nitrogen and phosphorus contents of corn root also increased, by 55.40% and 20.3%, respectively. Furthermore, rhizosphere soil nutrients were altered and the content of available phosphorus increased by 73.2% after application of strain GQYP101. The mechanism by which strain GQYP101 improved plant growth was further investigated by whole genome sequence analysis. Strain GQYP101 comprises a circular chromosome and a linear plasmid. Some key genes of strain GQYP101 were identified that were related to phosphate solubilization, alkaline phosphatase, chemotaxis, and motility. The findings of this study may provide a theoretical basis for strain GQYP101 to enhance crop yield as microbial fertilizer.