植物ホロビオントに対する気候の影響。緩和策と持続可能性

2023年2月9日 23:07

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エディトリアル記事
Front. Microbiol.、2023年1月23日
Sec.植物と微生物・ウイルスの相互作用
第13巻 - 2022年｜https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1040876
この記事は、研究トピックの一部です
植物ホロビオントに対する気候の影響。緩和策と持続可能性

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編集部植物ホロビオントに対する気候の影響。緩和策と持続可能性
D. K. Choudhary1*、Anukool Vaishnav2、Shekhar Jain3、Mihir K. Mandal4、Ram Prasad5
1インド・ノイダ、アミティ大学アミティ微生物技術研究所
2GLA大学生物工学部、マトゥラー、ウッタルプラデーシュ州、インド
3インド、マンザウラー、マンザウラー大学生命科学部
4米国農務省農作物改良・保護研究局（米国カリフォルニア州サリナス市
5マハトマ・ガンジー中央大学、インド、ビハール州、モティハリ
研究テーマに関する論説
植物ホロビオントに対する気候の影響。緩和策と持続可能性

現在、食糧安全保障を目的とした農業の高度な変革が行われており、気候活動とその植物・土壌マイクロバイオームへの影響が主な焦点となっている。植物-土壌-微生物の相互作用の研究は、気候変動の緩和策を新しい方法で研究する機会を提供する。世界中の研究者は、気候変動の影響下において、いかにして全体的な緩和戦略を実行し、ひいては持続可能な農業生態系を発展させるかを集団的に考えている。研究者が真剣に考えるべき基本的な問題の一つは、気候変動の既存の影響が農業生態系レベルで植物ホロビオントにどのような影響を及ぼすかということである。研究者は、農業に役立つ植物ホロビオント関係を促進し、強化するために、技術的なアプローチに関心を持たなければならない。植物ホロビオント内の多様な微生物とその生息環境ストレス下での関与は、農業の持続可能性に有益である。さらに、気候変動下の植物システムにおいてマイクロバイオームの利用を促進する農業政策、手続き、活動の連携が必要である。

以上の情報を踏まえ、本論説では、気候変動が植物ホロビオントに与える影響について、効果的、認知的、科学的に進行するよう議論することを目的としています。構造的・機能的な微生物属性に対する活動・スキルベースのアプローチの展開を通じて、農業生態系の持続可能性を確保するための戦略を開発することができるかもしれない。気候変動が植物ホロビオントに与える影響を理解するために、基礎的かつ応用的な研究成果をここに紹介し、科学的な議論のきっかけとなることを期待します。ここでは、生息地が与えるストレスとその緩和策に関する知識が農業の持続可能性に不可欠であり、気候変動の影響下での食糧安全保障を取り巻く状況をより良く理解するために、基礎研究および応用研究の形で科学的なインプットが必要であることを主張する。

我々は、このテーマに基づき、土壌および植物マイクロバイオームの構造的・機能的属性と、気候変動にさらされたときのその反応を明らかにする原稿を募集した。持続可能な開発目標（1、2、11、13、15など）を達成するためには、科学界、産業界、この分野に携わる若い研究者や学生の間で知識の伝達を促進する、この種の大要が必要だと考えているからである。

今回の研究トピックに収録された研究論文およびレビュー論文は、以下のような目的で編集された。

植物ホロビオント内の関係に対する生息地からのストレスの影響について議論する。
気候変動下における農業生態系の持続可能性について議論する。
土壌微生物群の豊かさと土壌および植物生産性への影響を探る。
様々な気候変動下での土壌微生物群の生態生理、すなわち、生息地から与えられるストレスについて詳しく説明する。
地上部の気候変動による地下部への影響を明らかにする。

本リサーチトピックのために選ばれた論文の紹介は、そこで議論されているトピックについての洞察を与えてくれるものです。

Abbasらは、「Root rot as a silent alfalfa killer in China」と題する論文で本課題に貢献しました。この論文では、生物学的ストレスの影響とその緩和が強調されています。この研究の中で、著者らは、多様な病原菌に対する耐性に関して、気候変動がアルファルファの系統/栽培品種に与える様々な影響について述べています。さらに、根腐れ病菌に対する抵抗性と感受性に対するアルファルファの量的形質遺伝子座（QTL）にスポットを当てている。

Saud らは、「Comprehensive Impacts of climate change on rice production and adaptive strategies in China」と題した論文に研究をまとめ、中国の稲作における生物学的ストレスとその影響に焦点を当てています。この中で著者らは、予測、田植え、総合力強化に用いる気候スマート米構築と呼ばれる技術を説明している。

Sudhaらは、「Unraveling the tripartite interaction of volatile compounds of Streptomyces rochei with grain mold pathogens infecting Sorghum」について、Streptomyces rocheiが微生物揮発性有機化合物（mVOCs）により過寄生、競争、抗菌性を示し、抗菌機能とともに植物の成長を促進しうることを紹介している。

Malviyaらは、硫黄酸化細菌を接種したキマメの硫黄栄養機構を解明するため、S. maltophiliaとS. pavaniiがキマメの根構造を変化させ硫黄吸収の効率を検証する役割を説明し、そのメカニズムを理解しようと試みている。

Zhangらは、微生物が生産する植物ホルモンとその殺生物活性を研究することにより、「Burkholderia arboris J211 のタバコ上のMeloidogyne incognitaに対する殺生物活性」を定義しています。また、B. arboriusに関連するPGP活性についても記述しています。

Srivastavaらは、「Transcriptome analysis to understand salt stress regulation mechanism of Chromohalobacter salexigens ANJ207」について、塩ストレスに対して発生する遺伝子を探索し、厳しく論じている。その結果、GBCの生合成に関わる遺伝子や、OpuAC、OpuAA、OpuABの取り込みに関わる遺伝子の転写量が増加していることが明らかになった。高塩濃度における適合溶質遺伝子の発現増加は、C. salexigens ANJ207の塩分適応に関与している可能性がある。

Khumairah らは、「塩害土壌から分離した耐塩性植物成長促進根粒菌は、イネの窒素固定を改善し、塩ストレスを緩和する」とし、耐塩性 PGPR、例えば P. stutzeri や K. pneumonia の分離を強調し、幅広い PGP 代謝物や抗酸化酵素を生成して気候変動下のイネの改良を行う方法を示している。

Singh らは、「Mechanistic Insights and Potential Use of Siderophores Producing Microbes in Rhizosphere for Mitigation of Stress in Plants Grown in Degraded Land」と題し、バクテリアの鉄キレーター（BS）に注目し、鉄欠乏の劣化地でのクロストークという観点から BS と PS の生化学的・遺伝的制御について詳しく解説しています。

Abbasらは、「Trichoderma spp. Genes Involved in the Biocontrol Activity Against Rhizoctonia solani」を取り上げ、Gタンパク質共役/CAMP受容体を介したシグナル伝達における遺伝子配置を通じて、真菌が植物に引き起こす全身抵抗性について強調した。また、ポリケチドや非リボソームペプチドの合成に関わる遺伝子の関与とともに、生物防除作用としての細胞外酵素の生産に関わる遺伝子についても論じている。

Ali らは、"Induction of Systemic Resistance in Maize and Antibiofilm Activity of Surfactin from Bacillus velezensis MS20" に焦点を当て、トウモロコシの持続的生産のための生物制御作用におけるバイオサーファクタント（サーファクチン）の重要な役割に注目している。

Malviyaらは、「A Comparative Analysis of Microbe-Based Technologies Developed at ICAR-NBAIM Against Erysiphe necator Causing Powdery Mildy Disease in Grapes (Vitis vinifera L.) 」を詳しく説明し、生物ストレスを軽減することに重点を置いている。この研究では、著者らは微生物を利用した技術、すなわちエコ・ペスティサイド®、バイオパルス®、バイオケア24®を展開し、ブドウの木のあらゆる段階でうどんこ病を軽減させました。

Salviらは、「植物の乾燥ストレスを緩和するための植物-エンドファイト相互作用の分子的観点における進歩」の役割を論じ、そこで彼らは、生物学的ストレスを緩和するためのエンドファイトの展開に焦点を合わせている。

Solankiらは、"Functional Interplay between Antagonistic Bacteria and Rhizoctonia solani in the tomato plant rhizosphere "を強調し、トマト植物の根圏における生物的ストレスの機能的役割を定義している。この研究の一環として、植物病害抑制の代謝パターンと微生物機能を理解するために、トマト根圏の健全な土壌とリゾクトニアソラニ処理土壌に2種類の拮抗細菌（PseudomonasとBacillus）を植え付けた野外実験が実施されました。

Bhupenchandraらは、「Elucidating the impact of boron fertilization on soil physico-chemical and biological entities under cauliflower-cowpea-okra cropping system in an Eastern Himalayan acidic Inceptisol」と題する論文で、土壌回復力に対するホウ素（B）の影響を明らかにしようと試みています。著者らは，土壌生物体に対する段階的なリン酸施用の直接的および残留的な影響と，作物生産性への付随的な影響を評価するために，圃場実験を実施した。

Shreeらは、「Impact of key parameters involved with plant-microbe interaction in context to global climate change」と題する論文で研究をまとめ、現在および将来の耐性作物/植物の開発において、ストレス下の植物-微生物-環境の相互作用の多次元性を認識する、気候適応への体系的アプローチに重点を置いている。

この野心的な編集を通じて、研究者は農業におけるSDGsに沿った気候変動のガバナンスと管理を促進することができるようになります。本コンペンディウムは、植物と土壌のマイクロバイオームと、気候変動が植物に及ぼす影響の緩和におけるその役割に焦点を当てている。これらの研究論文の知見は、ステークホルダーが機関間の協力を強化することを支援するものである。さらに、これらの知見は、持続可能性のための気候変動政策の管理を強化するのに役立つと思われます。気候変動が農業生産性に及ぼす影響が顕在化しているため、植物とマイクロバイオームは持続可能な農業に利用できる貴重な資源ですが、新しい革新的な解決策を必要とする大きな課題も存在しています。

最後に、このテーマを読者に提示し、興味深いものにしてくれた、貴重な時間と専門知識を提供してくれた寄稿者と査読者の皆様に、深く感謝いたします。

著者による貢献
著者は全員、この論文に実質的、直接的、知的な貢献をし、出版を承認しています。

謝辞
本論文の執筆に貴重な時間を割いていただき、また、本論文が明確な時間軸のもとで明快にその存在感を示すことができるような目利きをしていただいた方々に、深く感謝する次第である。

利益相反
著者らは、本研究が利益相反の可能性があると解釈される商業的または金銭的関係がない状態で実施されたことを宣言する。

出版社からのコメント
本論文で述べられたすべての主張は、著者個人のものであり、必ずしも所属団体、出版社、編集者、査読者のものを代表するものではありません。本論文で評価される可能性のある製品、またはそのメーカーによる主張は、出版社によって保証または承認されるものではありません。

キーワード：土壌マイクロバイオーム、植物ホロビオント、気候変動、農業の持続可能性、食料安全保障

引用元 Choudhary DK, Vaishnav A, Jain S, Mandal MK and Prasad R (2023) Editorial: 植物ホロビオントに対する気候の影響。緩和策と持続可能性。Front. Microbiol. 13:1040876.論文番号: 10.3389/fmicb.2022.1040876

Received: 09 September 2022; Accepted: 2022年12月20日。
掲載：2023年1月23日

編集・査読者トレバー・カルロス・チャールズ（カナダ、ウォータールー大学

*Correspondence: D. K. Choudhary, はい dkchoudhary1@amity.edu

免責事項：本論文で表明されたすべての主張は，あくまでも著者のものであり，必ずしもその関連組織の主張，あるいは出版社，編集者，査読者の主張を代表するものではありません。この記事で評価される可能性のある製品、またはそのメーカーが行う可能性のある主張は、出版社によって保証または是認されるものではありません。

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