JP2009232721A - Plant cultivation method using enterobacter bacterium - Google Patents

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Katsuichiro Akao
勝一郎 赤尾
Yuichi Saeki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plant cultivation method using Enterobacter bacteria instead of using chemical fertilizer to supply nitrogen to plants so as to prevent contamination of groundwater due to application of nitrogen fertilizer for nitrogen supply to the plants, in crop plant cultivation. <P>SOLUTION: The plant cultivation method using Enterobacter bacteria comprises passing the infection on to the roots of germinated plants to accelerate growth of the plants. The Enterobacter bacteria are provided in order to implement the method. A carrier is provided to which the bacteria are immobilized. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンテロバクター属細菌を発芽後の植物の根に感染させることによる、低窒素供給状態での植物の栽培方法、該方法を実施するためのエンテロバクター属細菌および該細菌を固定化した担体に関する。   The present invention relates to a method for cultivating a plant in a low nitrogen supply state by infecting the root of the plant after germination with an enterobacter bacterium, an enterobacter bacterium for carrying out the method, and the bacterium being immobilized Relates to the carrier.

植物の生育には、三大栄養素といわれる窒素、リンおよびカリウムが必要である。それらのうち、窒素は、自然界では、窒素固定菌と呼ばれる微生物により空気中の窒素がアンモニウムへと変換されることにより、植物に供給される。窒素固定菌としては、マメ科植物の根に根粒を形成し、そこに生息する根粒菌がよく知られているが、非マメ科植物と共生する共生窒素固定菌、および細菌単独で空気中の窒素を固定することができる単生窒素固定菌も存在する。イネ科植物の根に緩く共生する窒素固定菌が比較的よく知られている。   Plant growth requires nitrogen, phosphorus and potassium, which are said to be the three major nutrients. Among them, nitrogen is supplied to plants by converting nitrogen in the air into ammonium by microorganisms called nitrogen-fixing bacteria in nature. As nitrogen-fixing bacteria, rhizobia that forms nodules in the roots of legumes and inhabit them are well known, but symbiotic nitrogen-fixing bacteria that coexist with non-legumes and bacteria alone in the air There are also living nitrogen-fixing bacteria that can fix nitrogen. Nitrogen-fixing bacteria that are loosely symbiotic to the roots of gramineous plants are relatively well known.

一方、窒素固定菌が共生しないと考えられている作物植物の栽培では、窒素固定菌によるそれら植物への窒素供給が行われないため、窒素肥料を土壌に投入することが必要である。しかし、この場合、施肥窒素の利用率は50%程度に過ぎないため(ケルダールの全窒素測定法、安定同位元素15N測定法を用いたものなど、多数の報告がある;例えば、非特許文献1〜5)、作物に利用されない窒素は土壌中に残る。したがって、施肥窒素による地下水の汚染は無視できない問題である。この問題は、作物植物の栽培規模の拡張に伴い拡大する。 On the other hand, in the cultivation of crop plants that are thought to be non-symbiotic with nitrogen-fixing bacteria, nitrogen supply to these plants by nitrogen-fixing bacteria is not performed, and therefore it is necessary to put nitrogen fertilizer into the soil. However, in this case, since the utilization rate of fertilized nitrogen is only about 50% (Keldar total nitrogen measurement method, stable isotope 15 N measurement method, etc., there are many reports; for example, non-patent literature 1-5) Nitrogen not used for crops remains in the soil. Therefore, contamination of groundwater by fertilizer nitrogen is a problem that cannot be ignored. This problem grows with the growing scale of crop plants.

現在までに、植物の栽培において、細菌もしくは菌類を人為的に土壌に混入する試みが行われている(特許文献1〜9)。それらの多くは植物の生育促進作用または病害菌の防除を得るためのものである。   To date, attempts have been made to artificially mix bacteria or fungi into soil in plant cultivation (Patent Documents 1 to 9). Many of them are for obtaining plant growth-promoting action or controlling disease-causing bacteria.

特開平6−7037号公報JP-A-6-7037 特開平6−233675号公報JP-A-6-233675 特開平9−194315号公報JP-A-9-194315 特開平10−7483号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-7383 特開2003−212708号公報JP 2003-212708 A 特開2002−233246号公報JP 2002-233246 A 特開2004−143102号公報JP 2004-143102 A 特開2004−189545号公報JP 2004-189545 A 特開2004−307342号公報JP 2004-307342 A

茨城県農業総合センター園芸研究所報告,第15号,p.29−36,2007Ibaraki Agricultural Research Center, Horticultural Research Institute Report, No. 15, p. 29-36, 2007 北海道立農試集報,51,p.43−54,1984Hokkaido Agricultural Experiment Collection Report 51, p. 43-54, 1984 日本土壌肥料学会雑誌,第72巻(第1号)p.88−91,2001Japanese Journal of Soil Fertilizer, Vol. 72 (No. 1) p. 88-91, 2001 日本土壌肥料学会雑誌,第75巻(第1号)p.99−102,2004Japanese Journal of Soil Fertilizer, Volume 75 (No. 1) p. 99-102, 2004 中央農業研究センター研究報告,第3巻,p.89−97,2003Central Agricultural Research Center Research Report, Volume 3, p. 89-97, 2003

上記のような作物植物の栽培により生じる環境への窒素負荷を軽減する理想的な方法は、非マメ科作物植物にマメ科植物のような生物学的窒素固定機能を付与することである。これに対する検討は多くの研究者により行われてきたが、いまだ実用化に足る技術の開発には至っていない。これに関して、サトウキビ、サツマイモ、野生イネなどから窒素固定菌が分離され、その利用が注目されている(Plant and Soil,Vol.108,p.23−31,1988;土と微生物,第60巻(第1号)p.3−9,2006;Soil Science and Plant Nutrition,Vol.46,p.759−765,2000;Microbes and Environment,Vol.21,p.122−128,2006;Applied and Environmental Microbiology,Vol.67,p.5285−5293,2001)。   An ideal way to reduce the nitrogen load on the environment caused by the cultivation of crop plants as described above is to impart a biological nitrogen fixation function, like legumes, to non-legume crop plants. This has been studied by many researchers, but has not yet been developed for practical use. In this regard, nitrogen-fixing bacteria have been isolated from sugarcane, sweet potato, wild rice, etc., and their use has attracted attention (Plant and Soil, Vol. 108, p. 23-31, 1988; Soil and Microorganisms, Volume 60 ( No. 1) p.3-9, 2006; Soil Science and Plant Nutrition, Vol.46, p.759-765, 2000; Microbes and Environment, Vol.21, p.122-128, 2006; Applied and EnvironmentalMicrobiol. , Vol.67, p.5285-5293, 2001).

そこで、窒素固定菌を利用することにより、マメ科植物のように生物学的窒素固定機能を持たず、かつ窒素要求量の高い葉菜類および果菜類などへの生物学的窒素固定からの窒素の供給を実現し、それにより窒素肥料の投入量を低減することが求められている。このような技術が実現すれば、施肥窒素による地下水汚染が緩和され、また同時に経済的効果も有するものと思われる。   Therefore, by using nitrogen-fixing bacteria, supply of nitrogen from biological nitrogen fixation to leafy vegetables and fruit vegetables that do not have biological nitrogen fixation function like legumes and have high nitrogen demand. Therefore, it is required to reduce the amount of nitrogen fertilizer input. If such a technology is realized, groundwater contamination by fertilized nitrogen will be mitigated, and at the same time, it will have an economic effect.

本発明者らは、発芽後の非マメ科植物の根にエンテロバクター属細菌を感染させることにより、窒素肥料の投入量を該植物の通常の栽培条件と比較して低くした条件で、該植物の良好な発育を実現できることを見出した。   The inventors of the present invention have made it possible to infect the roots of germinated non-leguminous plants with Enterobacter bacteria so that the amount of nitrogen fertilizer input is reduced compared to the normal cultivation conditions of the plant. It was found that good growth can be realized.

したがって、本発明は以下の特徴を有する。
(1)発芽後の非マメ科植物の根にエンテロバクター属細菌を感染させること、および窒素肥料の投入量を同種の植物と比較して低くすることを含む、植物の栽培方法。
(2)前記エンテロバクター細菌が、感染後に内生菌として前記植物と共生する、前記(1)に記載の方法。
(3)前記エンテロバクター属細菌がEnterobacter sp.35(FERM P−21484)である、上記(1)または(2)に記載の方法。
(4)エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)または窒素固定化能を有するその変異株が固定化された担体。
(5)発芽後の非マメ科植物の根にエンテロバクター属細菌を感染させること、および窒素肥料の投入量を同種の植物と比較して低くすることを含む、植物の栽培方法での使用のための、エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)または窒素固定化能を有するその変異株。
(6)担体に固定化されている、上記(5)に記載の細菌。
(7)エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)と共生しており、かつ同種の植物と比較して窒素肥料の要求が少ないことを特徴とする、サトウキビ以外の非マメ科植物。
Accordingly, the present invention has the following features.
(1) A method for cultivating a plant, comprising infecting a root of a non-leguminous plant after germination with an Enterobacter bacterium, and lowering an input amount of nitrogen fertilizer as compared with a plant of the same species.
(2) The method according to (1), wherein the Enterobacter bacterium is symbiotic with the plant as an endophytic fungus after infection.
(3) The Enterobacter bacterium is Enterobacter sp. The method according to (1) or (2) above, which is 35 (FERM P-21484).
(4) Enterobacter sp. Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) or a carrier on which a mutant having nitrogen fixation ability is immobilized.
(5) use of a plant cultivation method, including infecting the roots of non-legumes after germination with Enterobacter bacteria, and lowering the amount of nitrogen fertilizer compared to the same type of plant Enterobacter sp. For Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) or a mutant thereof having nitrogen-fixing ability.
(6) The bacterium according to (5), which is immobilized on a carrier.
(7) Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) and non-legumes other than sugarcane, characterized in that the demand for nitrogenous fertilizer is less than that of plants of the same species.

本明細書中において「窒素固定」とは、空気中に窒素分子として存在する窒素を、植物が生育のために用い得るアンモニウム塩等の窒素化合物へと変換する過程を指す。本明細書中、窒素固定を行う能力を窒素固定化能と表す。   In the present specification, “nitrogen fixation” refers to a process of converting nitrogen present as nitrogen molecules in the air into nitrogen compounds such as ammonium salts that can be used by plants for growth. In this specification, the ability to perform nitrogen fixation is expressed as nitrogen fixation ability.

本明細書中において「共生窒素固定菌」とは、植物に病害を引き起こすことなく植物と共生し、かつ窒素固定化能を有する微生物を指す。共生窒素固定菌には、植物組織表面および/または周囲の土壌に生息する着生菌(エピファイト)、ならびに植物組織内部に侵入してそこに生息する内生菌(エンドファイト)が含まれる。   In the present specification, the “symbiotic nitrogen-fixing bacterium” refers to a microorganism that is symbiotic with a plant without causing disease to the plant and has a nitrogen-fixing ability. Symbiotic nitrogen-fixing bacteria include epiphytes that inhabit plant tissue surfaces and / or surrounding soil, and endophytes that invade and inhabit plant tissues.

本発明において開示されるEnterobacter sp.35は、サトウキビから単離された。この菌株は、平成19年(2007年)12月27日に産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1つくばセンター中央第6)に寄託され、受託番号はFERM P−21484である。   Enterobacter sp. Disclosed in the present invention. 35 was isolated from sugarcane. This strain was deposited on December 27, 2007 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Depositary Center (Tsukuba Center Ibaraki 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6). -21484.

属の特定は16S rRNA遺伝子の塩基配列の比較により行った。単離した菌株から得られた16S rRNA遺伝子の5’末端側部分配列は、配列番号1に示したとおりである(DDBJ(DNA Data Base of Japan)/EMBL/Genbank登録番号:AB256515)。この配列を用いてデータベースとの配列同一性の比較を行った。その結果、該配列はエンテロバクター属の主要な種であるエンテロバクター・クロアカ等の一部の菌株の16S rRNA配列(Genbank登録番号:AY297791.1等)と98%の配列同一性を有していた。また、完全に同一の配列はデータベースには登録されていなかった。これらのことから、単離した菌株はエンテロバクター属に属する細菌であると考えられた(Tanaka et al.,Microbes Environ.,Vol.21,No.2,p.122−128,2006)。   The genus was identified by comparing the base sequence of the 16S rRNA gene. The partial sequence on the 5 'terminal side of the 16S rRNA gene obtained from the isolated strain is as shown in SEQ ID NO: 1 (DDBJ (DNA Data Base of Japan) / EMBL / Genbank accession number: AB256515). This sequence was used to compare the sequence identity with the database. As a result, the sequence has 98% sequence identity with the 16S rRNA sequence (Genbank accession number: AY297791.1, etc.) of some strains such as Enterobacter cloaca, the major species of the genus Enterobacter. It was. In addition, the completely identical sequence was not registered in the database. From these facts, it was considered that the isolated strain was a bacterium belonging to the genus Enterobacter (Tanaka et al., Microbes Environ., Vol. 21, No. 2, p. 122-128, 2006).

また、下記の実施例に示すとおり、Enterobacter sp.35は、天然の宿主であるサトウキビ以外の植物に感染し、感染後に内生菌として該植物と共生する能力を有する。   In addition, as shown in the examples below, Enterobacter sp. 35 has the ability to infect plants other than sugarcane, which is a natural host, and to coexist with the plant as an endophytic fungus after infection.

本発明の方法に用いるエンテロバクター属細菌は、窒素固定化能を有し、植物に感染しうるものであれば特に限定されないが、好ましくは感染後に細菌の一部または全部が内生菌として植物と共生するエンテロバクター属細菌である。最も好ましくは、本発明の方法に用いるエンテロバクター属細菌はEnterobacter sp.35または窒素固定化能を有するその変異株である。変異株の作製方法としては、紫外線、放射線などの高エネルギー線の照射による方法および変異原性化合物(例えば、N−ニトロソ−N−メチルウレア、エチルメタンスルホネート、エチレンイミン、アジ化ナトリウムなど)を用いる方法などが挙げられる。本発明の方法に用いることができるエンテロバクター属細菌は、いずれの植物を宿主とするものでもよい。   The Enterobacter bacterium used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it has nitrogen fixation ability and can infect a plant, but preferably a part or all of the bacterium is endophytic as a plant after infection. Enterobacter bacteria that live together. Most preferably, the Enterobacter bacterium used in the method of the present invention is Enterobacter sp. 35 or a mutant thereof having nitrogen-fixing ability. As a method for producing a mutant strain, a method using irradiation with high energy rays such as ultraviolet rays and radiation and a mutagenic compound (for example, N-nitroso-N-methylurea, ethylmethanesulfonate, ethyleneimine, sodium azide, etc.) are used. The method etc. are mentioned. The Enterobacter bacterium that can be used in the method of the present invention may be any plant as a host.

本発明の方法に用いるエンテロバクター属細菌が感染後に内生菌として植物と共生しているか否かは、表面殺菌処理した植物組織片から取り出した細菌を微生物学用培地にて培養することにより決定することができる。具体的には、下記の実施例に記載の方法を用いて行う。   Whether or not the Enterobacter bacterium used in the method of the present invention is symbiotic with the plant as an endophytic fungus after infection is determined by culturing the bacteria extracted from the surface sterilized plant tissue piece in a microbiological medium. can do. Specifically, the method described in the following examples is used.

本明細書中において「植物」または「作物植物」とは、食糧供給のために人工的に栽培される植物であり、かつ人工栽培においては窒素供給を必要とするものである。本発明における植物には、葉菜類、果菜類、根菜類、穀類、香辛料作物、および嗜好品作物などが含まれる。特に葉菜類の作物植物は、多量の窒素肥料の施用を必要とするので、本発明における植物として好ましい。葉菜類の作物植物としては、限定するものではないが、キャベツ、ブロッコリー、カリフラワー、ハクサイ、レタス、シュンギク、セロリ、パセリ、ホウレンソウ、コマツナ、ツルナ、ケール、ミズナ、ウド、タマネギ、ネギ、ワケギ、アサツキ、ニラ、ニンニク、ラッキョウおよびアスパラガスなどが挙げられる。果菜類の作物植物も好ましく、そのようなものとしては、限定するものではないが、例えば、トマト、ピーマン、キュウリ、トウガン、カボチャ、ナス、オクラ、シシトウ、メロン、スイカ、マンゴーおよびイチゴなどが挙げられる。   In the present specification, the term “plant” or “crop plant” refers to a plant that is artificially cultivated for supplying food, and that requires nitrogen supply in artificial cultivation. The plants in the present invention include leaf vegetables, fruit vegetables, root vegetables, cereals, spice crops, and luxury crops. Particularly, leaf vegetable crop plants are preferable as plants in the present invention because they require application of a large amount of nitrogen fertilizer. Leaf vegetable crop plants include, but are not limited to, cabbage, broccoli, cauliflower, Chinese cabbage, lettuce, shungiku, celery, parsley, spinach, komatsuna, tsuruna, kale, mizuna, udo, onion, leek, wakegi, assaki, Examples include leek, garlic, rakkyo and asparagus. Fruit and vegetable crop plants are also preferred and include, but are not limited to, for example, tomatoes, peppers, cucumbers, tougans, pumpkins, eggplants, okras, shrimp, melons, watermelons, mangoes and strawberries. It is done.

本発明の方法において、植物の栽培方法は栽培される植物の生育に適したものであれば特に制限されないが、土壌栽培、水耕栽培などが挙げられる。   In the method of the present invention, the cultivation method of the plant is not particularly limited as long as it is suitable for the growth of the plant to be cultivated, and examples thereof include soil cultivation and hydroponics.

本発明の方法における植物へのエンテロバクター属細菌の感染のためには、該植物の栽培条件に対して好適な様式を選択することができる。そのような様式としては、例えば、限定するものではないが、発芽後の植物がこれから植えられるかまたはすでに植えられている土壌に、エンテロバクター属細菌を混入する、散布する、灌注する、あるいは植物もしくは苗の根部を細菌懸濁液に浸漬するなどの手順が挙げられる。当業者であれば、そのような様式は容易に決定することができる。水耕栽培の場合、該細菌の懸濁液を含有する槽への植物の浸漬により、予め該細菌を感染させた植物苗を、水耕栽培用のより大きな槽に移し、さらに栽培する手順が望ましい。   In order to infect a plant with Enterobacter bacteria in the method of the present invention, a mode suitable for the cultivation conditions of the plant can be selected. Examples of such modes include, but are not limited to, enterobacter bacteria mixed, sprayed, irrigated, or planted in the soil where the plants after germination are to be planted or are already planted. Or the procedure of immersing the root part of a seedling in bacterial suspension is mentioned. One skilled in the art can readily determine such a manner. In the case of hydroponics, there is a procedure in which plant seedlings previously infected with the bacteria are transferred to a larger tank for hydroponics by immersing the plants in a tank containing the suspension of the bacteria, and further cultivated. desirable.

本発明の方法における植物への感染のためのエンテロバクター属細菌の施用形態は、該細菌が効率的に該植物に感染しうる限りどのようなものでもよいが、懸濁液および固体(固定化菌体、カプセル封入菌など)が挙げられる。好ましくは該細菌は懸濁液の状態で植物に施用される。懸濁液の濃度は、限定するものではないが、10細胞/mL、10細胞/mL、10細胞/mL、10細胞/mL、10細胞/mLまたは1010細胞/mLとすることができる。施用する細菌の量は、例えば、培土1Lあたり10細胞、10細胞、10細胞、10細胞、10細胞、1010細胞、1011細胞または1012細胞とすることができる。比較的広範囲の土壌に該細菌を施用する場合、例えば1アールあたり1013細胞を施用する。 The application form of Enterobacter bacteria for plant infection in the method of the present invention may be any as long as the bacteria can efficiently infect the plant, but suspensions and solids (immobilized Cell, encapsulated bacteria, etc.). Preferably the bacterium is applied to the plant in suspension. The concentration of the suspension is not limited to 10 5 cells / mL, 10 6 cells / mL, 10 7 cells / mL, 10 8 cells / mL, 10 9 cells / mL or 10 10 cells / mL. can do. The amount of bacteria to be applied can be, for example, 10 5 cells, 10 6 cells, 10 7 cells, 10 8 cells, 10 9 cells, 10 10 cells, 10 11 cells, or 10 12 cells per liter of culture medium. When the bacteria are applied to a relatively wide range of soil, for example, 10 13 cells are applied per are.

本発明の方法における植物へのエンテロバクター属細菌の感染のための処理は、発芽後で、好ましくは植物の生育の初期に、1回のみ行うことができ、または数回、例えば2回、3回、4回、5回および6回、繰り返して行うこともできる。好ましくは感染処理は1回のみ行われる。感染処理を複数回行う場合、処理の間の期間は、例えば3日間、5日間、1週間、10日間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、および3ヶ月とすることができる。   The treatment for the infection of Enterobacter bacteria to the plant in the method of the invention can be carried out only once after germination, preferably at the beginning of the growth of the plant, or several times, for example twice, 3 times. It can be repeated four times, five times and six times. Preferably, the infection process is performed only once. When the infection treatment is performed a plurality of times, the period between treatments can be, for example, 3 days, 5 days, 1 week, 10 days, 2 weeks, 3 weeks, 1 month, 2 months, and 3 months.

本発明の方法における植物への感染のためのエンテロバクター属細菌は、通常の微生物学的方法により増殖させる。例えば、該細菌は、LB液体培地中、27℃で12時間〜36時間、好ましくは24時間培養することにより増殖させる。   Enterobacter bacteria for plant infection in the method of the present invention are grown by conventional microbiological methods. For example, the bacteria are grown by culturing in an LB liquid medium at 27 ° C. for 12 hours to 36 hours, preferably 24 hours.

本発明の方法により、作物植物の培土または培地に添加する窒素肥料の量を低減させることができる。窒素肥料の量は、例えば該作物植物の通常の栽培条件と比較して20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、または70%以上低減させることができる。ここで、作物植物の通常の栽培条件は、当該作物植物の種類によって異なり、当業者はこれを適宜決定しうる。作物植物の通常の栽培過程で施用される窒素肥料の量は、例えば10アールあたり3〜30kgである。   By the method of the present invention, the amount of nitrogen fertilizer added to the soil or medium of crop plants can be reduced. The amount of nitrogen fertilizer can be reduced by, for example, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, or 70% or more compared to the normal cultivation conditions of the crop plant. Here, the normal cultivation conditions of the crop plant vary depending on the type of the crop plant, and those skilled in the art can appropriately determine this. The amount of nitrogen fertilizer applied in the normal cultivation process of crop plants is, for example, 3 to 30 kg per 10 ares.

本発明はまた、本発明のエンテロバクター属細菌と共生しており、かつ同種の植物の通常と比較して窒素肥料の要求が少ない、サトウキビ以外の非マメ科植物を提供する。そのような植物は、苗の状態にあることが望ましい。この苗を土壌栽培または水耕栽培に使用しうる。該植物の種類は前記に例示したとおりである。そのような植物の栽培に要求される窒素肥料の量は、本発明のエンテロバクター属細菌と共生していない同種の植物と比較して、例えば80%以下、70%以下、60%以下、50%以下、40%以下、または30%以下である。   The present invention also provides a non-legume plant other than sugar cane that is symbiotic with the Enterobacter bacterium of the present invention and has less demand for nitrogenous fertilizer than normal plants of the same species. Such a plant is preferably in a seedling state. This seedling can be used for soil cultivation or hydroponics. The kind of the plant is as exemplified above. The amount of nitrogen fertilizer required for the cultivation of such a plant is, for example, 80% or less, 70% or less, 60% or less, 50%, compared to the same kind of plant not symbiotic with the Enterobacter bacterium of the present invention % Or less, 40% or less, or 30% or less.

本発明はまた、本発明のエンテロバクター属細菌が固定化された担体を提供する。細菌が固定化された担体は、例えば植物を栽培する土壌に適量混入することにより使用することができる。担体に本発明のエンテロバクター細菌を固定化する方法としては、該細菌の培養物に担体を懸濁、混合または浸漬し、そして乾燥させることなどが挙げられる。好適な担体は、細菌が生育可能なものであり、限定するものではないが、バーミキュライト、パーライト、ベントナイト、ゼオライト、珪藻土などの無機質担体、ならびに活性炭、ピートモス、パルプ、ワラ、バガス、骨粉、貝化石、油かす、魚かすなどの有機質担体である。好ましい担体は多孔質のものである。また、担体の形状は粒子状のものが好ましい。該担体は、植物栽培用容器とは別に包装してあってもよいし、作物栽培用容器と組み合わせた状態で流通過程に置かれてもよい。   The present invention also provides a carrier on which the Enterobacter bacterium of the present invention is immobilized. The carrier on which the bacteria are immobilized can be used, for example, by mixing an appropriate amount in the soil where the plant is cultivated. Examples of the method for immobilizing the Enterobacter bacterium of the present invention on a carrier include suspending, mixing or immersing the carrier in a culture of the bacterium, and drying. Suitable carriers are those on which bacteria can grow, including but not limited to mineral carriers such as vermiculite, perlite, bentonite, zeolite, diatomaceous earth, and activated carbon, peat moss, pulp, straw, bagasse, bone meal, shell fossils. Organic carrier such as oil grounds and fish grounds. Preferred carriers are porous. The carrier is preferably in the form of particles. The carrier may be packaged separately from the plant cultivation container, or may be placed in the distribution process in combination with the crop cultivation container.

以下に本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例によって限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

1.細菌株の入手および接種用細菌の調製
エンテロバクター属細菌の1種であるEnterobacter sp.35(AB256515;以下、場合により「Strain35」と記す。)を、サトウキビから単離した。この菌株は、平成19年(2007年)12月27日に産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1つくばセンター中央第6)に寄託され、受託番号はFERM P−21484である。
1. Obtaining bacterial strains and preparing bacteria for inoculation Enterobacter sp. 35 (AB256515; hereinafter referred to as “Strain 35”) was isolated from sugarcane. This strain was deposited on December 27, 2007 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Depositary Center (Tsukuba Center Ibaraki 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6). -21484.

属の特定は以下のように行った。まず該細菌を純粋分離し、培養した菌のペレットを洗浄し、全DNAを抽出した。抽出したDNAを鋳型として16S rRNA遺伝子配列をPCRにより増幅した。増幅産物は、アガロースゲル電気泳動により分離した後、該当するバンドを切り出し、精製した。得られたDNAをシーケンス解析に供した。16S rRNA遺伝子の塩基配列のうち、5’末端側の塩基配列を約490塩基解読し、データベース中の既知の配列とのホモロジー検索から、属の特定を行った。   The genus was identified as follows. First, the bacteria were purely isolated, the cultured bacterial pellet was washed, and the total DNA was extracted. The 16S rRNA gene sequence was amplified by PCR using the extracted DNA as a template. Amplified products were separated by agarose gel electrophoresis, and the corresponding bands were cut out and purified. The obtained DNA was subjected to sequence analysis. Of the base sequence of the 16S rRNA gene, about 490 bases were decoded from the base sequence on the 5 'end side, and the genus was identified by homology search with a known sequence in the database.

単離した菌株から得られた16S rRNA配列を配列番号1に示す(DDBJ(DNA Data Base of Japan)/EMBL/Genbank登録番号:AB256515)。この配列はエンテロバクター属の主要な種であるエンテロバクター・クロアカ等の一部の菌株の16S rRNA配列(Genbank登録番号:AY297791.1等)と98%の配列同一性を有していた。また、完全に同一の配列はデータベースには登録されていなかった。これらのことから、単離した菌株はエンテロバクター属に属する細菌であると考えられた。   The 16S rRNA sequence obtained from the isolated strain is shown in SEQ ID NO: 1 (DDBJ (DNA Data Base of Japan) / EMBL / Genbank accession number: AB256515). This sequence had 98% sequence identity with the 16S rRNA sequence (Genbank accession number: AY297791.1, etc.) of some strains such as Enterobacter cloaca, a major species of the genus Enterobacter. In addition, the completely identical sequence was not registered in the database. From these facts, the isolated strain was considered to be a bacterium belonging to the genus Enterobacter.

南沢博士(東北大学生命科学研究科)より提供されたハーバスピリラム(Herbaspirillum)属細菌、Herbaspirillum sp.strain B501(以下、場合によりHB501と記す。)を比較のために用いた。HB501は野生イネOryza officinalis W0012から単離された。   Herbaspirillum sp., A bacterium belonging to the genus Herbaspirillum, provided by Dr. Minamizawa (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University). Strain B501 (hereinafter sometimes referred to as HB501) was used for comparison. HB501 was isolated from the wild rice Oryza officinalis W0012.

GFP発現実験のためのGFP遺伝子保持菌株は、Strain35またはHB501をpTn5kmgfpmut1を保持する大腸菌s17−λpirとコンジュゲートすることにより作製し(Tanaka et al.,2006,Microbes Environ.,21,122−128)、以下では場合によりそれぞれStrain35−1およびHB501gfp1と称される。   A GFP gene-carrying strain for GFP expression experiments was prepared by conjugating Strain 35 or HB501 with E. coli s17-λpi carrying pTn5kmmgfpmut1 (Tanaka et al., 2006, Microbes Environ., 21, 122-128). In the following, they are sometimes referred to as Strain 35-1 and HB501 gfp1, respectively.

接種用細菌は、LB培地中で27℃にて24時間培養した細菌培養物から作製した。まず、培養物を25℃にて6,500rpmで10分間遠心し、上清を廃棄した。ペレットを滅菌窒素不含(N−free)MS培地中に再懸濁した。Petroff−Hausser and Helber菌数計算盤を用いて細菌懸濁液の濃度を10細胞/mLに調整した。 Bacteria for inoculation were prepared from bacterial cultures cultured in LB medium at 27 ° C. for 24 hours. First, the culture was centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes at 25 ° C., and the supernatant was discarded. The pellet was resuspended in sterile nitrogen-free (N-free) MS medium. The bacterial suspension concentration was adjusted to 10 8 cells / mL using a Petroff-Hausser and Helber count.

2.温室実験
(1)植物生育条件および細菌接種法
ブロッコリー(Brassica oleracea)(品種:緑嶺)の種子を市販の鉢植え用混合物(窒素110mg、リン98mg、カリウム102mgを含む)の入った250mL容プラスチックポットに播種した。1ヵ月間栽培した後、植物を取り出し、鉢植え用混合物を取り除くために滅菌蒸留水で該植物の根を洗浄した。続いて該植物を改変レオナルドジャーに植え替えた。該ジャーは、2つのプラスチックポットの組み合わせであり、直径8.5cm、高さ14.5cmである。上側のポットには水に浸した滅菌バーミキュライト(700g)を満たし、ここに植物を植えた。下側のポットは0.5mM KNOを含有するMS培地(pH5.6)300mLを入れた(Njoloma et al.,2006,Biol.Fertil.Soils,43,137−143)。下側のポットに入れられた培地は、レオナルドジャーに備えられた機構により上側ポット内のバーミキュライトに供給された。植物を温室内の半自然条件下で維持した。1週間後、窒素含MS培地を窒素不含MS培地に交換した(すなわち、窒素供給のない条件に切り替えた)。
2. Greenhouse Experiment (1) Plant Growth Conditions and Bacterial Inoculation Method 250 mL plastic pot containing broccoli (Brassica oleracea) (variety: green cocoon) seeds in a commercially available potting mixture (containing 110 mg nitrogen, 98 mg phosphorus, 102 mg potassium) Sowing. After 1 month of cultivation, the plants were removed and the roots of the plants were washed with sterile distilled water to remove the potting mixture. Subsequently, the plants were replanted into modified Leonardo jars. The jar is a combination of two plastic pots, 8.5 cm in diameter and 14.5 cm in height. The upper pot was filled with sterile vermiculite (700 g) soaked in water and planted here. The lower pot was charged with 300 mL of MS medium (pH 5.6) containing 0.5 mM KNO 3 (Njoroma et al., 2006, Biol. Fertil. Soils, 43, 137-143). The medium placed in the lower pot was supplied to vermiculite in the upper pot by a mechanism provided in the Leonardo jar. Plants were maintained under semi-natural conditions in a greenhouse. One week later, the nitrogen-containing MS medium was replaced with a nitrogen-free MS medium (ie, switched to a condition without nitrogen supply).

次の日、バーミキュライトを覆う砂利を取り除き、上記の野生型接種用細菌(Strain35およびHB501)懸濁液(10細胞/mL)200mLをジャー内のバーミキュライトに均一に注ぐことにより、植物の根の状態を崩さずに植物に細菌を接種した。対照植物には同量の滅菌蒸留水を注いだ。接種後、バーミキュライトの表面を滅菌砂利で再び覆った。実験中の温度範囲は13〜28℃とした。窒素供給のない条件で栽培を継続した。 The next day, remove the gravel covering vermiculite and uniformly pour 200 mL of the above wild-type inoculum (Strain 35 and HB501) suspension (10 8 cells / mL) into vermiculite in the jar, Plants were inoculated with bacteria without breaking the condition. The same amount of sterile distilled water was poured into the control plants. After inoculation, the surface of vermiculite was covered again with sterile gravel. The temperature range during the experiment was 13 to 28 ° C. Cultivation was continued under conditions without nitrogen supply.

菌の接種から30日後(30DAI)に植物を回収し、目視による生育状態の調査および生重測定に供した。   Thirty days after the inoculation of the fungus (30 DAI), the plant was collected and subjected to visual inspection of the growth state and measurement of fresh weight.

(2)解析方法
接種から30日後に回収した感染群および対照群(それぞれn=3)を水道水で洗浄して、付着しているバーミキュライトを洗い落とした。ペーパータオルで根の水分を取り、観察および計量した。
(2) Analysis method The infected group and the control group (each n = 3) collected 30 days after the inoculation were washed with tap water to remove the attached vermiculite. The root moisture was removed with a paper towel and observed and weighed.

(3)結果
結果を図1および図2に示す。目視による観察において、Strain35接種群(7〜9)は対照群(10〜12)と比較して、根・葉ともにより大きく発達していた(図1B)。HB501接種群(1〜3)も対照群(4〜6)と比較して若干大きく発達していた(図1A)。
(3) Results The results are shown in FIG. 1 and FIG. In visual observation, the Strain 35 inoculated group (7-9) developed more greatly in both roots and leaves than the control group (10-12) (FIG. 1B). The HB501-inoculated group (1-3) also developed slightly larger than the control group (4-6) (FIG. 1A).

生重の比較においては、対照群(Control)と比較したStrain35接種群(Strain35)の生重は約176%であり、HB501接種群の生重は118%であった(図2)。また、草丈はStrain35接種群で対照と比較して173.8%(平均14.9cm)、HB501接種群で対照と比較して180.5%(平均14.3cm)であった。茎の直径はStrain35接種群で対照と比較して130%(平均0.48cm)、HB501接種群で対照と比較して131%(平均0.47cm)であった。葉数はStrain35接種群で対照と比較して168.4%(平均8枚)、HB501接種群で対照と比較して181.2%(平均7.25枚)であった。   In comparison of fresh weight, the fresh weight of the Strain 35 inoculated group (Strain 35) compared with the control group (Control) was about 176%, and the fresh weight of the HB501 inoculated group was 118% (FIG. 2). In addition, the plant height was 173.8% (average 14.9 cm) in the Strain 35 inoculated group and 180.5% (average 14.3 cm) in the HB501 inoculated group compared with the control. The diameter of the stem was 130% (average 0.48 cm) in the Strain 35 inoculated group and 131% (average 0.47 cm) in the HB501 inoculated group compared with the control. The number of leaves was 168.4% (average 8) in the Strain 35 inoculated group and 181.2% (average 7.25) in the HB501 inoculated group compared with the control.

したがって、Strain35接種群は対照群と比較して顕著に増加した生重を有していた。また、この試験から、Strain35接種群は、窒素供給のない条件でも良好に生育することが明らかに示された。   Therefore, the Strain 35 inoculated group had a significantly increased fresh weight compared to the control group. Also, this test clearly showed that the Strain 35 inoculated group grew well even under conditions without nitrogen supply.

3.実験室試験
(1)植物生育条件および細菌接種法
上記と同様にして、ブロッコリー(Brassica oleracea)(品種:緑嶺)の種子を250mL容プラスチックポットに播種し、播種から30日後に植物を改変レオナルドジャーに植え替えた。植物は16時間明条件、光束密度60μmol/m/s(白色蛍光灯から発生)の明暗条件下で、13℃(夜間気温)および25℃(日中気温)で維持した。6日後、窒素含MS培地を窒素不含(N−free)MS培地に交換した。
3. Laboratory test (1) Plant growth conditions and bacterial inoculation method In the same manner as described above, seeds of broccoli (Brassica oleracea) (variety: green pod) were sown in a 250 mL plastic pot, and the plant was modified 30 days after sowing. Replanted into a jar. The plants were maintained at 13 ° C. (night temperature) and 25 ° C. (day temperature) under 16 hours light conditions and light / dark conditions with a luminous flux density of 60 μmol / m 2 / s (generated from a white fluorescent lamp). Six days later, the nitrogen-containing MS medium was replaced with nitrogen-free (N-free) MS medium.

上記と同様にして、植物にGFP発現接種用細菌(Strain35−1およびHB501gfp1)懸濁液(10細胞/mL)200mLを接種した。窒素供給のない条件で栽培を継続した。接種15日後、KSO(16.4g/L)を含有するMS培地300mLを各ポット中のバーミキュライトに注いだ。 In the same manner as described above, plants were inoculated with 200 mL of a suspension for GFP expression inoculation (Strain 35-1 and HB501 gfp1) (10 8 cells / mL). Cultivation was continued under conditions without nitrogen supply. 15 days after inoculation, 300 mL of MS medium containing K 2 SO 4 (16.4 g / L) was poured into vermiculite in each pot.

菌の接種から8日後(8DAI)または30日後(30DAI)に、解析のために植物を回収した。   Plants were harvested for analysis 8 days (8 DAI) or 30 days (30 DAI) after fungal inoculation.

また、ブッロコリー以外でも、イネおよびサトウキビにおいて同様に感染試験を行った。   In addition to the broccoli, infection tests were similarly conducted on rice and sugarcane.

(2)解析方法
(A)微生物集団の測定
回収した植物(各時点、接種群および対照群、各n=3)の根および地上部分を蒸留水で洗浄し、該植物にゆるく付着している細菌を洗い流した。植物を小片にまで刻み、計量し、滅菌試験管に移した。各サンプルを滅菌蒸留水で3回洗浄し、乳鉢と乳棒で摩砕した。破砕物を連続希釈し、10μg/mLカナマイシンを含有するLB平板上にプレートした。28℃でのインキュベーション後に形成された緑色のコロニーを、Nikon SMZ1500蛍光顕微鏡を用いてカウントした。表面殺菌後の植物組織中の細菌数をカウントする場合には、植物を摩砕する前に70%エタノールで30秒間、および1%NaClOで1分間、サンプルを表面殺菌し、その後、滅菌蒸留水で洗浄してから解析に用いた。
(2) Analysis method (A) Measurement of microbial population The roots and above-ground parts of the collected plants (each time point, inoculation group and control group, each n = 3) are washed with distilled water and loosely attached to the plants. Bacteria were washed away. Plants were minced into small pieces, weighed, and transferred to sterile tubes. Each sample was washed 3 times with sterile distilled water and ground with a mortar and pestle. The debris was serially diluted and plated on LB plates containing 10 μg / mL kanamycin. Green colonies formed after incubation at 28 ° C. were counted using a Nikon SMZ1500 fluorescence microscope. When counting the number of bacteria in plant tissue after surface sterilization, the sample is surface sterilized with 70% ethanol for 30 seconds and 1% NaClO for 1 minute before milling the plant, and then sterilized distilled water. It was used for analysis after washing.

(B)蛍光顕微鏡観察
接種群および対照群の植物を滅菌蒸留水で3回洗浄し、蛍光顕微鏡下での観察に供した。植物根は直接観察して、接種された細菌の局在を決定した。茎部分は、表面殺菌後に茎の横断切片を作製してから観察した。この場合の表面殺菌は、70%エタノールで1〜2分間殺菌し、次いで滅菌蒸留水で洗浄することにより行った。蛍光顕微鏡観察はNikon Eclipse E600(Nikon,Tokyo,Japan)を用いて行った(Njoloma et al.,上掲)。
(B) Observation with fluorescent microscope The plants of the inoculated group and the control group were washed three times with sterilized distilled water and subjected to observation under a fluorescent microscope. Plant roots were observed directly to determine the localization of the inoculated bacteria. The stem portion was observed after preparing a cross section of the stem after surface sterilization. The surface sterilization in this case was performed by sterilizing with 70% ethanol for 1 to 2 minutes and then washing with sterilized distilled water. Fluorescence microscopy was performed using a Nikon Eclipse E600 (Nikon, Tokyo, Japan) (Njoroma et al., Supra).

(C)完全な植物体のアセチレン還元アッセイ(ARA)
8DAIおよび30DAIの植物を用いて、接種群および対照群の植物のニトロゲナーゼ活性を測定した。被験植物を滅菌蒸留水で洗浄し、400mL容プラスチックジャーに入れた。糖を加えた5mLの窒素不含ファーレウス(Fahraeus)液体培地(Fahraeus,1957,J.Gen.Microbiol.,16,374−381)を炭素源として加えることで根を湿らせ、ジャーはゴムキャップで密閉した。ジャーの上部空間はアセチレンガスで満たし(10%v/v)、25℃にて暗所に置いた。24時間後および48時間後にShimadzu GC−8Aガスクロマトグラフを用いてエチレンガス濃度を測定した。
(C) Complete plant acetylene reduction assay (ARA)
Using 8 DAI and 30 DAI plants, the nitrogenase activity of the inoculated and control plants was measured. The test plant was washed with sterile distilled water and placed in a 400 mL plastic jar. Add 5 mL of nitrogen-free Fahraeus liquid medium with sugar (Fahraeus, 1957, J. Gen. Microbiol., 16, 374-381) as a carbon source to moisten the roots, and the jar with a rubber cap Sealed. The upper space of the jar was filled with acetylene gas (10% v / v) and placed in the dark at 25 ° C. After 24 hours and 48 hours, the ethylene gas concentration was measured using a Shimadzu GC-8A gas chromatograph.

(3)結果
(A)微生物集団密度
コロニーカウント法により測定した、根および地上部分のStrain35−1およびHB501gfp1の接種菌密度を、表1に示す。
(3) Results (A) Microbial population density Table 1 shows the inoculum density of strain 35-1 and HB501 gfp1 in the root and above-ground parts measured by the colony counting method.

Figure 2009232721
Figure 2009232721

Strain35−1は8DAIの植物において根(8.1×10CFU/gFW)および茎(2.8×10CFU/gFW)に定着していた。表面殺菌後のサンプルでも定着が検出されたことから、Strain35−1は、着生菌として植物組織に表在するだけでなく、内生菌として根および茎の内部組織に入り込んでいることが明らかになった。30DAIでは細菌集団は減少し、Strain35−1は根では着生および内生していたが、茎では定着が検出されなかった。葉ではStrain35−1の定着が検出されなかった。 Strain 35-1 was established in roots (8.1 × 10 6 CFU / gFW) and stems (2.8 × 10 6 CFU / gFW) in 8 DAI plants. Since colonization was detected even in the sample after surface sterilization, it was clear that Strain 35-1 not only appeared in the plant tissue as an epiphyte, but also entered the internal tissue of the root and stem as an endophyte. Became. At 30 DAI, the bacterial population decreased and strain 35-1 was established and endogenous in the roots, but no colonization was detected in the stem. Strain 35-1 colonization was not detected in the leaves.

HB501gfp1は8DAIの植物において根に定着していた(1.7×10CFU/gFW)。茎および葉ではHB501gfp1の定着が観察されなかった(表1)。表面殺菌後のサンプルではHB501gfp1の定着が観察されなかった。 HB501 gfp1 was established in the roots in 1.7 DAI plants (1.7 × 10 4 CFU / gFW). HB501gfp1 colonization was not observed in the stem and leaves (Table 1). In the sample after the surface sterilization, fixing of HB501gfp1 was not observed.

これらのことから、HB501gfp1は被験植物の根に着生菌として表在する一方、Strain35−1は、ブロッコリーにおいて着生菌として単に表在するだけでなく、内生菌として組織に感染しうることが明らかになった。   From these facts, HB501gfp1 is expressed as an epiphyte in the root of the test plant, while strain 35-1 is not only expressed as an epiphyte in broccoli, but can also infect tissues as an endophyte. Became clear.

(B)顕微鏡観察
8DAIにおいて、Strain35−1は主根および不定根の細胞間隙ならびにもとの根から新たな根が伸び出す境界部分に定着していた(図3A、B、CおよびC−1)。30DAIにおいても、下部根の細胞間隙でのStrain35−1の定着が観察された(図3D、EおよびF)。Strain35−1は茎にも侵入し、表皮(図3GおよびG−1)および後生木部(図3H)に定着していた。葉での定着は観察されなかった。
(B) Microscopic observation In 8 DAI, Strain 35-1 was established in the cell space of the main root and adventitious root and the boundary part where a new root extends from the original root (FIGS. 3A, B, C, and C-1). Even at 30 DAI, strain 35-1 colonization in the cell space of the lower root was observed (FIGS. 3D, E and F). Strain 35-1 also invaded the stem and was established in the epidermis (FIGS. 3G and G-1) and epiphytic xylem (FIG. 3H). No foliage colonization was observed.

8DAIにおいて、HB501gfp1は根圏に局在し、根の表面および細胞間隙に定着している場合もあった(図4AおよびB)。根圏での集中的な定着は30DAIでは観察されず、わずかに主根および不定根の下部の繊維状根の細胞間隙での定着が見られた(図4CおよびD)。茎および葉ではHB501gfp1の蛍光が観察されなかった。   In 8DAI, HB501gfp1 was localized in the rhizosphere and sometimes settled on the root surface and cell space (FIGS. 4A and B). Intensive colonization in the rhizosphere was not observed at 30 DAI, and there was a slight colonization of the fibrous roots below the main and adventitious roots (FIGS. 4C and D). Fluorescence of HB501gfp1 was not observed in stems and leaves.

新たに伸び出す根の基部および伸び出す根に近い主根の細胞間隙でのStrain35−1の定着は、これらの部位がブロッコリーに対するStrain35−1の侵入部位であることを示している。   The establishment of strain 35-1 in the cell root of the newly extending root and the main root close to the extending root indicates that these sites are the invasion sites of strain 35-1 for broccoli.

また、ブロッコリー以外のイネおよびサトウキビでも、植物からの蛍光が観察されたことから、該植物へのStrain35−1の感染が示された。   Further, in rice and sugarcane other than broccoli, fluorescence from the plant was observed, indicating infection of strain 35-1 to the plant.

(C)完全植物でのニトロゲナーゼ活性
完全植物での接種されたStrain35−1のARA活性は、8DAIおよび30DAIでそれぞれ4.4nmol/時間/植物および8.8nmol/時間/植物であった(図5)。HB501gfp1のARA活性は、8DAIおよび30DAIでそれぞれ2.5nmol/時間/植物および2.07nmol/時間/植物であった(図5)。
(C) Nitrogenase activity in complete plants The ARA activity of strain 35-1 inoculated in complete plants was 4.4 nmol / hour / plant and 8.8 nmol / hour / plant at 8 DAI and 30 DAI, respectively (FIG. 5). ). The ARA activity of HB501gfp1 was 2.5 nmol / hour / plant and 2.07 nmol / hour / plant at 8 DAI and 30 DAI, respectively (FIG. 5).

このことは、Strain35−1接種植物での著しい量の窒素固定を伴う植物生長の増大を示している。   This indicates an increase in plant growth with a significant amount of nitrogen fixation in the Strain 35-1 inoculated plant.

(D)その他
感染植物での窒素固定菌から供給される窒素の利用率は、植物の内部で窒素が供給されることから、95%以上になると推定される。
(D) Others The utilization rate of nitrogen supplied from nitrogen-fixing bacteria in infected plants is estimated to be 95% or more because nitrogen is supplied inside the plant.

4.結論
以上より、エンテロバクター属細菌は、非マメ科非宿主植物であるブロッコリーに感染し、窒素供給を低下させた状態でも感染植物の生育を増強しうることが明らかになった。さらに、この属の細菌が内生菌として植物組織に定着する一方、比較として用いたハーバスピリラム属細菌は着生菌として植物表面に存在していた。試験に用いた細菌はいずれも窒素固定能を有する細菌であるにもかかわらず、生育増強作用およびARA活性はエンテロバクター属細菌の感染の場合の方が顕著に強かった。このことから、非宿主植物に内生菌として定着しうるエンテロバクター属細菌は、他の属に比べて窒素固定能がよりよく発揮され、低窒素供給状態での植物生育をよりよく助けることができることが示された。
4). Conclusion From the above, it was clarified that Enterobacter bacteria can enhance the growth of infected plants even when they are infected with broccoli, which is a non-leguminous non-host plant, and the nitrogen supply is reduced. Furthermore, while bacteria of this genus settled in plant tissues as endophytic bacteria, the Hervaspyriram bacterium used as a comparison was present on the plant surface as epiphytic bacteria. Despite all the bacteria used for the test having nitrogen-fixing ability, the growth enhancing action and ARA activity were significantly stronger in the case of Enterobacter spp. This suggests that Enterobacter bacteria that can colonize non-host plants as endophytes exhibit better nitrogen-fixing ability than other genera and better support plant growth under low nitrogen supply conditions. It was shown that it can be done.

したがって、本発明のエンテロバクター細菌を用いることで、栽培中に人為的に投入する窒素肥料の必要量が低減されることが示唆された。   Therefore, it was suggested by using the enterobacter bacterium of the present invention that the necessary amount of nitrogen fertilizer to be artificially input during cultivation is reduced.

本発明により、作物植物の栽培における窒素肥料投入を減少させることが可能である。   According to the present invention, it is possible to reduce the input of nitrogen fertilizer in the cultivation of crop plants.

細菌接種後30日での、温室条件で栽培されたブロッコリーの生育状態を示す写真である。AはHB501接種群(1〜3)および対照群(4〜6)、BはStrain35接種群(7〜9)および対照群(10〜12)を示す。It is a photograph which shows the growth state of the broccoli cultivated on the greenhouse conditions 30 days after bacteria inoculation. A shows the HB501 inoculated group (1-3) and the control group (4-6), and B shows the Strain 35 inoculated group (7-9) and the control group (10-12). 細菌接種後30日での、温室条件で栽培されたブロッコリーの生重を示すグラフである。値は3検体の平均を表す。It is a graph which shows the fresh weight of the broccoli cultivated on the greenhouse conditions 30 days after bacteria inoculation. Values represent the average of 3 specimens. 実験室栽培したStrain35−1接種植物の顕微鏡写真である。Aは8DAIの植物の細胞間隙における細菌の内生性定着を表す。Bは8DAIの植物の主根と側根との境界および細胞間隙における細菌の定着を表す。CおよびC−1は8DAIの植物での主根から伸び出す根の基部での細菌の定着を表す。D〜Fは30DAIでの細菌の局在を表し、根の表面下の細胞間隙(DおよびE)ならびに根表面(F)での局在が見られる。GおよびHは30DAIの植物の横断切片の顕微鏡写真であり、表皮(GおよびG−1)ならびに後生木部組織(H)内での細菌の存在を表す。スケールバー=10μm。It is a microscope picture of the strain 35-1 inoculation plant grown in the laboratory. A represents the endogenous colonization of bacteria in the cell space of 8 DAI plants. B represents the colonization of bacteria at the boundary between the main and side roots of the 8DAI plant and in the cell space. C and C-1 represent bacterial colonization at the base of the root extending from the main root in 8 DAI plants. D to F represent bacterial localization at 30 DAI, with subcellular cell gaps (D and E) as well as root surface (F) localization. G and H are photomicrographs of a cross section of a 30 DAI plant, representing the presence of bacteria in the epidermis (G and G-1) as well as metaplastic xylem tissue (H). Scale bar = 10 μm. 実験室栽培したHB501gfp1接種植物の顕微鏡写真である。Aは8DAIの植物の不定根の表面および根圏での細菌の定着を表す。Bは8DAIの植物根の細胞間隙での定着を表す。CおよびDは30DAIの植物根の細胞間隙に沿って見られる小さな細菌定着部を表す。スケールバー=10μm。It is a microscope picture of the HB501gfp1 inoculation plant grown in the laboratory. A represents the colonization of bacteria on the surface and rhizosphere of adventitious roots of 8 DAI plants. B represents 8DAI plant root colonization in the intercellular space. C and D represent small bacterial colonies found along the cell space of 30 DAI plant roots. Scale bar = 10 μm. 細菌接種植物および対照植物でのアセチレン還元活性を表すグラフである。値は2検体の平均を表す。It is a graph showing the acetylene reduction activity in a bacteria inoculated plant and a control plant. The value represents the average of 2 specimens.

Claims (7)

発芽後の非マメ科植物の根にエンテロバクター属細菌を感染させること、および窒素肥料の投入量を同種の植物と比較して低くすることを含む、植物の栽培方法。   A method for cultivating a plant, comprising infecting a root of a non-leguminous plant after germination with an Enterobacter bacterium, and lowering an input amount of nitrogen fertilizer as compared with a plant of the same species. 前記エンテロバクター細菌が、感染後に内生菌として前記植物と共生する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the Enterobacter bacterium is symbiotic with the plant as an endophytic fungus after infection. 前記エンテロバクター属細菌がEnterobacter sp.35(FERM P−21484)である、請求項1または2に記載の方法。   The Enterobacter bacterium is Enterobacter sp. 35. The method of claim 1 or 2, wherein the method is 35 (FERM P-21484). エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)または窒素固定化能を有するその変異株が固定化された担体。   Enterobacter sp. Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) or a carrier on which a mutant having nitrogen fixation ability is immobilized. 発芽後の非マメ科植物の根にエンテロバクター属細菌を感染させること、および窒素肥料の投入量を同種の植物と比較して低くすることを含む、植物の栽培方法での使用のための、エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)または窒素固定化能を有するその変異株。   For use in plant cultivation methods, including infecting the roots of non-legumes after germination with Enterobacter bacteria, and lowering the input of nitrogen fertilizer compared to similar plants, Enterobacter sp. Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) or a mutant thereof having nitrogen-fixing ability. 担体に固定化されている、請求項5に記載の細菌。   The bacterium according to claim 5, which is immobilized on a carrier. エンテロバクター属細菌Enterobacter sp.35(FERM P−21484)と共生しており、かつ同種の植物と比較して窒素肥料の要求が少ないことを特徴とする、サトウキビ以外の非マメ科植物。   Enterobacter sp. Enterobacter sp. 35 (FERM P-21484) and non-legumes other than sugarcane, characterized in that the demand for nitrogenous fertilizer is less than that of plants of the same species.
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