ノースカロライナ州チーム、作物の回復力を高めるために「人に優しい」菌類を使用
発行日:ノースカロライナ州立大学の学際的な研究者チームは、トウモロコシ、大豆、小麦、麻、スイッチグラスという 5 つの主要作物に含まれる有益な菌類を特定する野心的な 3 年間のプロジェクトに着手しています。
チームを率いるのは、 クリスティン・ホークス、植物微生物生物学科の教授。有益な菌類が特定されたら、研究チームはその菌類種が植物の病気を防ぎ、干ばつストレスに耐えるのにどのように役立つのかを解明することに取り組む。
チームはまた、圃場に存在する真菌の種類を検出するツールや、腸の健康を改善するためにヨーグルトを食べるなど、存在する真菌コミュニティを改善する方法にも取り組んでいきます。
「私たちの最も重要な目標は、植物の葉に有益な菌を利用することで植物の健康管理を改善し、作物の持続可能性を高めることです」と、同協会のメンバーでもあるホークス氏は述べた。 マイクロバイオームと複雑な微生物群集クラスター、 学長の教員優秀プログラム 卓越性のクラスター。 「私たちは、干ばつや病気などのストレスによる不必要な作物収量の損失を軽減し、食料供給を安全に増やし、世界により良い食料を供給できるようにしたいと考えています。」
このプロジェクトは、ノースカロライナ州立大学によって選ばれた 4 つの学際的プロジェクトのうちの 1 つです。 研究イノベーション局 によって特定された農業が直面する世界的な課題に対処するためのシード資金を受け取ること。 ノースカロライナ植物科学イニシアチブ (NC PSI)。
野外で友好的な菌類を見つける
昨年の夏、ホークス氏と彼女のチームは、トウモロコシ、大豆、小麦、およびバイオ燃料作物となり得るスイッチグラスの葉に生息する菌類のサンプルを収集した。
が主導する公式バラエティテストプログラムを利用 ライアン・ハイニガー、チームは、州内の研究ステーションと提携農家の畑の両方から葉のサンプルを収集しました。彼らは葉から約 3,000 種類の菌類を分離し、現在特定中です。
現在、ホークス氏と彼女のチームはこれらの菌類を分析し、品種、作物、場所、地域によってその種がどのように異なるかを明らかにしています。おそらく、いくつかの菌類は大豆のみに存在し、他の菌類は沿岸地域でより一般的であり、そして 3 番目のグループは特定の害虫に悩まされている畑で一般的であることがわかるでしょう。最終的に、この情報は介入の最適な規模を決定するのに役立ちます。
次に、研究チームは、米国農務省農業研究局の研究者と協力して、病気や干ばつから植物を「救う」能力があるとして畑で見つかった菌類の種をいくつか選択します。 ピーター・バリント＝クルティ, ジーナ・ブラウン・ゲディラ そして アンナ・ロック.
まず、マイクロプレートで切り離した葉を使用して、少数の小麦やトウモロコシの病原体に対して多くの菌類を迅速にスクリーニングする予定です。病原体感染を防ぐものは、植物全体を保護するかどうかを確認するために、より現実的な条件でテストされる予定です。
そこから、どの真菌が有益であるか、そしてそれらが分子レベルでどのように役立つかを決定します。たとえば、一部の菌類は植物ホルモンを生成する一方、他の菌類は宿主を保護するために抗生物質を放出することが知られています。 ロス・ソッツァーニ、植物および微生物生物学の研究者、および クラノス・ウィリアムズ電気工学およびコンピュータ工学の研究者である彼は、計算モデリング ツールを使用して、観察された利点の原因となる可能性が最も高い遺伝子を特定します。
「大きな課題の1つは、これらの菌類が有益な効果を発揮する分子機構を理解することだ」と述べた。 ネイサン・クルック, 化学・生体分子工学科の研究員。 「これらのメカニズムの知識は、植物の形質を改善するための追加技術の開発にインスピレーションを与えたり、他の有益な生物を特定したりすることを可能にする可能性があります。」
この課題に対処するために、Crook は次の企業と協力します。 ケビン・ガルシア作物および土壌科学の研究者である彼は、植物への利益を高める方法で真菌の遺伝子を操作するための CRISPR ツールを開発しました。これらのツールは、作物の病気やストレス管理に真菌の共生生物を利用する私たちの能力に革命をもたらす可能性があります。
プロジェクトの 2 番目の部分は、圃場内のさまざまな有益な菌類の存在を迅速に検出するツールの開発に焦点を当てています。これは、これらの菌類を作物管理のツールとして使用するために重要です。この部分を主導するのは、 マイケル・クデノフ、電気およびコンピュータ工学科の研究者。
クデノフ氏は、さまざまな化学物質の「フィンガープリント」に一般的に使用される卓上機械を使って研究室からスタートし、植物の葉の内部と単独の両方で菌類を観察し、有益な種に特有のマーカーを正確に特定しようと試みます。
真菌マーカーを特定することに加えて、研究チームは、マーカーが各真菌種に対してどの程度特異的であるか、また検出されるために葉にどれだけの真菌が存在する必要があるかを決定する必要がある。
これらの課題に取り組んだ後、クデノフ氏と彼のチームは、有益な菌類の検出を現場にもたらし、最終的にはノースカロライナ州の生産者を支援するためのポータブルセンサーの開発に取り組む予定です。とのコラボレーション ジョシュ・グレイの研究者。 地理空間分析センター 天然資源大学では、葉のレベルからの検出をドローンからの航空画像にリンクすることを試みる予定で、これにより、より迅速かつ広範な評価が可能になる可能性があります。
「農業生命科学大学の研究者たちと仕事をして以来、自分の小さなバブルの中にいるだけで得られるよりも多くのことを学びました」と、研究会のメンバーでもあるクデノフ氏は語った。 ビッグデータを活用したより良いサツマイモ GRIP4PSI プロジェクト。 「また、このような学際的な研究は、特にノースカロライナ州に直接影響を与えるまたとない機会を提供します。この場合、私たちは利害関係者や重大な問題を抱えている人々と緊密に連携しており、その多くは生活に影響を及ぼします。それは多くの意味を追加します。」
現場から丘までステークホルダーを教育する
ホークス氏と他のチームは、栽培者、生産者、その他の利害関係者と協力することがプロジェクトにとって重要であることに同意しています。実際、生産者と協力してニーズを判断し、有益な菌類の利点について教育することが、プロジェクトの 3 番目の部分です。
リンゼイ・ティーセン昆虫学および植物病理学部門の研究者であり拡張専門家でもある彼は、ライアン・ハイニガーとともにこの部分を主導します。
ティーセン氏とハイニガー氏はまず、定期的なトウモロコシ、大豆、小麦の研修を通じて普及員を教育することに重点を置く。 NC Cooperative Extension エージェントはノースカロライナ州全域で活動しており、研究に基づいたソリューションを農家に直接提供しているため、植物の葉の中に生息する有益な菌類について農家に教育することが重要です。
「トレーニングのために、処理された植物と処理されていない植物をいくつか持ってくるかもしれません」とティーセン氏は言いました。 「あるいは、顕微鏡や培養プレートを持ってきて、菌類がどのようなものかを理解してもらうかもしれません。たとえ顕微鏡レベルであっても、お皿の上のふわふわした菌を見るのはとても楽しいものです。」
実践的なデモンストレーションやエージェントとのやり取りに加えて、ティーセン氏と彼女のチームは、情報にアクセスできるようにするためのファクトシートを作成します。そして、GRIP4PSI プロジェクトが進行するにつれて、彼女は処理済みの圃場と未処理の圃場を実演し、有益な菌類を商業的圃場にどのように応用できるかを説明できるようになるでしょう。研究はまだ初期段階にあるが、GRIP4PSIチームは有益な菌類を田植えの際に畑に適用したり、病気やストレスの制御に必要な場合に畑に適用される治療法として利用できる可能性があると考えている。
もちろん、新型コロナウイルス感染症のパンデミックと、今年は対面でのトレーニング、フィールドデー、商品ミーティングが例年通りに開催されるかどうか不確実なため、チームは代理店や生産者などと連絡を取る方法を再考することになっている。関係者。
「新型コロナウイルス感染症が引き続き懸念されているため、私たちが共有する情報の多くは必ずしも対面での会議ではなく、ビデオやZoom会議を通じて行われることになるでしょう」とハイニガー氏は述べた。 「ワクチンが開発されるか何かが変わるまでは、これが私たちの主なコミュニケーション形式になると思います。」
CALS の教員と普及専門家はすでに成功を収めています。 バーチャルフィールドデー、ウェビナー、そして数え切れないほどの電話での会話。
普及代理店、栽培者、農業コミュニティとの連携に加えて、プロジェクトチームは政治家、規制当局、一般大衆との連携も計画している。
「もう一つの課題は、農業コミュニティだけでなく、一般大衆とのコミュニケーションだ」とタイセン氏は語った。 「私たちはこれらの菌類を使用する利点と長期的な持続可能性について一般の人々とよくコミュニケーションする必要があります。そして、規制団体や政治家のことも忘れてはいけません。幸いなことに、私たちはすでに利害関係者グループと会って、私たちのプロジェクトに対する彼らの関心や懸念について話し合っているので、早期に開始することができました。」
ジェイソン・デルボーン, を持つ研究者。 遺伝子工学と社会センター と天然資源大学は、世論を評価し、有益な植物菌類を作物に導入する技術の潜在的な規制経路を分析する取り組みを主導する予定です。
この学際的なプロジェクトは、ノースカロライナ州研究イノベーション局の 2016 年に基づく GRIP4PSI シード資金プログラムによって資金提供されています。 革新的な研究奨励プログラム （グリップ）。この新しいプログラムは、研究イノベーション局がノースカロライナ州立大学 8 校およびオフィスと提携して主導しています。 グリップ4PSI 植物科学における先見の明のあるアイデアを支援することを目的としており、その結果、大規模な資金提供、将来の研究、一流の学際的な大学院教育と訓練に有意義な影響を与えることができます。
私たちの学際的な研究は現実世界のソリューションを提供します。
この投稿は 最初に出版された 農学生命科学部ニュースに掲載されました。
元の記事の出典: WRAL TechWire