農業は世界市場において最も重要な資源であり、生態系は多くの課題に直面しています。化学肥料の世界的な消費量は増加しており、作物の収量に重要な役割を果たしています1。しかし、この方法で栽培された植物は、適切に成長・成熟する時間が十分にないため、優れた植物品質を得ることができません2。さらに、非常に有害な毒性化合物が人体や土壌に蓄積する可能性があります3。したがって、化学肥料の必要性を減らすための、環境に優しく持続可能なソリューションの開発が求められています。有益微生物は、生理活性のある天然化合物の重要な供給源となり得ます4。
葉の内生菌群集は、宿主植物の種や遺伝子型、植物の成長段階、植物の形態によって異なります。13 いくつかの研究では、アゾスピリルム、バチルス、アゾトバクター、シュードモナス、エンテロバクターが、植物の成長を促進するさらに、バチルス属とアゾスピリラム属は、植物の生育と収量の向上という点で最も集中的に研究されているPGPB属です。15 研究では、マメ科植物にアゾスピリラム・ブラジリエンシスとブラディリゾビウムを共接種すると、トウモロコシ、小麦、大豆、インゲン豆の収量が向上することが示されています。16, 17 研究では、アッケシソウにバチルス・リケニフォルミスやその他のPGPBを接種すると、植物の生育と養分吸収が相乗的に促進されることが示されています。18 アゾスピリラム・ブラジリエンシスSp7とバチルス・スファエリカスUPMB10は、スイートバナナの根の成長を改善します。同様に、フェンネルの種子は、特に干ばつストレス条件下では、栄養成長が悪く発芽率が低いため、栽培が困難です20。シュードモナス・フルオレッセンス（Pseudomonas fluorescens）およびトリコデルマ・ハルジアヌム（Trichoderma harzianum）を用いた種子処理は、干ばつストレス条件下でのフェンネル苗の初期生育を改善することが報告されている21。ステビアについては、菌根菌および植物成長促進根圏細菌（PGPR）が、生物の成長、二次代謝産物の蓄積、および生合成に関与する遺伝子の発現に及ぼす影響を評価する研究が実施されている。 Rahi et al.22 によると、異なる PGPR を植物に接種すると、植物の成長、光合成指数、ステビオシドとステビオシド A の蓄積が改善されました。一方、植物成長促進根粒菌とアーバスキュラー菌根菌をステビアに接種すると、植物の高さ、ステビオシド、ミネラル、色素含有量が刺激されました。23 Oviedo-Pereira et al.24 は、刺激性内生菌 Enterobacter hormaechei H2A3 と H5A2 が SG 含有量を増やし、葉の毛状突起密度を刺激し、毛状突起内の特定の代謝物の蓄積を促進したが、植物の成長は促進しなかったと報告しています。
GA3は、最も重要かつ生物学的に活性なジベレリン様タンパク質の一つです31。ステビアにGA3を外因的に処理すると、茎の伸長と開花が促進されます32。一方、GA3は植物の抗酸化物質や色素などの二次代謝産物の産生を刺激する誘導因子であり、また防御機構としても機能するという報告もあります33。
分離株と他の菌株との系統関係。括弧内はGenBankアクセッション番号。
アミラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ活性はコロニー周囲の明瞭なバンドとして示され、コロニー周囲の白い沈殿物はリパーゼ活性を示しています。表2に示すように、B. paramycoides SrAM4は全ての加水分解酵素を生産しますが、B. paralicheniformis SrMA3はセルラーゼ以外の全ての酵素を生産し、B. licheniformis SrAM2はセルラーゼのみを生産します。
いくつかの重要な微生物属が、薬用植物や芳香植物における二次代謝産物の合成増加と関連付けられている74。すべての酵素および非酵素抗酸化物質は、対照と比較してS. rebaudiana Shou-2で大幅に増加した。イネにおけるTPCに対するPGPBのプラス効果は、Chamamらによっても報告されている75。さらに、我々の結果は、S. rebaudianaにおけるTPC、TFC、およびDPPHの結果と一致しており、これはPiriformospora indicaとAzotobacter chroococcumの複合作用に起因するものであった76。TPCとTFC77は、微生物で処理したバジルの植物で、処理していない植物と比較して大幅に高かった。さらに、抗酸化物質の増加は、2つの理由で起こる可能性がある。1つは、植物が細菌のコロニー形成に適応するまで、加水分解酵素が病原微生物と同じように誘導された植物防御機構を刺激すること78。第二に、PGPBは高等植物や微生物においてシキミ酸経路を介して形成される生理活性化合物の誘導の開始剤として作用する可能性がある79。
結果は、複数の菌株を共接種した場合、葉数、遺伝子発現、およびSG生産量の間に相乗効果があることを示した。一方、植物の成長と生産性に関しては、二重接種が単一接種よりも優れていた。
加水分解酵素は、指示薬基質を含む寒天培地に細菌を接種し、28℃で2～5日間培養した後に検出された。細菌をデンプン寒天培地に播種した後、ヨウ素100溶液を用いてアミラーゼ活性を測定した。セルラーゼ活性は、Kianngamらの方法101に従い、0.2%コンゴーレッド試薬水溶液を用いて測定した。プロテアーゼ活性は、Cuiらの方法102に従い、スキムミルク寒天培地に播種したコロニー周囲の透明帯を通して観察された。一方、リパーゼ100はTween寒天培地に接種した後に検出された。
投稿日時: 2025年1月6日