土壌には1gあたり1千万から1億もの微生物が棲息しており、堆肥などの有機物を分解して植物が吸収しやすい形にするなど、田畑における物質循環の重要な担い手となっています。微生物は土壌だけでなく、田畑で栽培されている植物の中にも棲息しており、それらはエンドファイトと言います。エンドファイトはもともと土壌微生物ですが、植物は微生物を土壌中からリクルートしているため、土壌微生物とエンドファイトで群集構造は異なり、植物の生育に有用な微生物の割合が多くなっています。このように植物の生育に不可欠な微生物ですが、実は微生物は個人プレイヤーとして棲息しているのではなく、各微生物がネットワークを形成し、集団としてのチームプレーで機能を発揮し、植物の生育を支えています。従いまして、土壌微生物やエンドファイトの能力を解明し、機能を最大限に発揮させるためには、微生物の機能を単独で解析するのではなく、微生物集団を一つとして捉え、網羅的な解析を進める必要があります。DNAを標的とする解析をメタゲノム解析、RNAを標的とする解析をメタトランスクリプトーム解析、代謝産物を標的とする解析をメタボローム解析と言います。私たちの研究室では、これらの網羅的解析技術を駆使して微生物ネットワークを解明することにより、微生物が持つ能力を活かした次世代型農業に向けて研究を進めています。

　網羅的なエンドファイトの群集構造解析においては、植物由来のDNAが過剰にPCR*1で過剰に増幅され、群集構造が過小評価される問題が長い間存在していました。このため、詳細なエンドファイトの群集構造が明らかにできず、その調査は片手落ちでありつつも、バイアスがかかる培養法*2に依存してきました。私たちの研究室では、天然には存在しない人工核酸を活用して、植物に由来DNAのPCR増幅を抑制し、エンドファイトの群集構造解析をするための特定遺伝子を選択的に増幅する技術を開発しました。この結果、エンドファイトの群集構造が詳細に解明できるようになり、微生物が持つ能力を活かした次世代型農業に向けた研究がまた一歩前進しました。