丸山 隼人 (マルヤマ ハヤト)

農学研究院 基盤研究部門 生物機能化学分野助教

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(農学), 広島大学
  • 修士(農学), 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 植物栄養学
  • リン
  • 根圏
  • 根分泌物
  • 菌根共生
  • 根圏微生物
  • マルチオミクス
  • GWAS
  • 放射性セシウム
  • 簡易土壌診断
研究分野
  • 環境・農学, 作物生産科学
  • ライフサイエンス, 植物栄養学、土壌学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2016年10月 - 現在
    北海道大学大学院, 農学研究院, 助教
  • 2015年04月 - 2016年09月
    北海道大学大学院, 農学研究院, 博士研究員
  • 2013年04月 - 2015年03月
    広島大学大学院, 生物圏科学研究科, 博士研究員
  • 2012年04月 - 2013年03月
    広島大学大学院, 生物圏科学研究科, 特別研究員
学歴
  • 2009年04月 - 2012年03月, 広島大学大学院, 生物圏科学研究科, 環境循環系制御学専攻
  • 2007年04月 - 2009年03月, 北海道大学大学院, 農学院, 共生基盤学専攻
  • 2003年04月 - 2007年03月, 北海道大学, 農学部, 生物機能化学科

研究活動情報

■ 受賞
  • 2022年09月, 日本土壌肥料学会, 学会奨励賞
    植物の土壌中難利用性リン獲得機構に関する研究
    丸山 隼人
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 植物栄養学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 機器分析化学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物機能化学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
■ 所属学協会
  • 日本植物生理学会
  • 日本土壌肥料学会
  • 日本育種学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 「植物界のシーラカンス」小葉類の極限環境突破能力
    科学研究費助成事業
    2025年06月27日 - 2029年03月31日
    和崎 淳; 中坪 孝之; 上田 晃弘; 丸山 隼人; 草場 信; 中野 道治; 渡部 敏裕
    日本学術振興会, 挑戦的研究(開拓), 広島大学, 25K21735
  • 果皮中ホウ素局在の空間的把握による尻腐れ果発生機構の解明
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2027年03月31日
    荒川 竜太; 丸山 隼人
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 地方独立行政法人大阪府立環境農林水産総合研究所(環境研究部、食と農の研究部及び水産研究部), 24K08653
  • 維管束植物の進化とアルミニウム高集積
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2027年03月31日
    渡部 敏裕; 和崎 淳; 平舘 俊太郎; 佐野 雄三; 丸山 隼人; 東 隆行
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23H02108
  • コムギの土壌中リン獲得に関する包括的評価と遺伝的解析
    科学研究費助成事業
    2024年04月 - 2027年03月
    丸山 隼人
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24K08857
  • 農業の生産性と持続性の向上を支援する簡便・低コストな画期的スマート土壌診断システムの基盤技術の開発
    オープンイノベーション研究・実用化推進事業基礎研究ステージ(基礎重要政策タイプ)
    2023年07月 - 2026年03月
    渡慶次学; 石田晃彦; 丸山隼人; 細淵幸雄; 松田憲司
    生物系特定産業技術研究支援センター, 北海道大学・北海道立総合研究機構・BIPROGY株式会社, 05010a3
  • 持続的作物生産に向けたクラスター根の形成能とリン供給能の活用
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2021年04月05日 - 2025年03月31日
    和崎 淳; 坪田 博美; 丸山 隼人; 西田 翔; 渡部 敏裕; 佐々木 孝行; 俵谷 圭太郎; 廣田 隆一
    リン酸質肥料は作物生産に必須であるが、資源は涸渇に瀕しており、持続的な作物生産にはその問題の解決が必要である。低リン耐性を有する一部の植物は、クラスター根とよばれる小根が密集した根を形成する能力がある。このクラスター根は、根の表面積を増やし、難利用性リンの吸収を強化して適応するために形成されると考えられているが、その形成能と難利用性リンの供給能の詳細は未解明である。本研究ではシステムズ生物学アプローチ解析によるクラスター根の形態形成イベントの制御、爆発的な根分泌の誘導による難利用性リンからの供給能の解明に取り組む。
    これまでに、クラスター根形成種であるシロバナルーピンおよびHakea laurinaのRNA-seqデータなどを元にして複数の有機酸トランスポーター候補の同定に成功した。これらの候補遺伝子の発現量を調査したところ、低リン条件のクラスター根で顕著な発現誘導が確認された。また、シロバナルーピンのRNA-seqデータからクラスター根の発達へのエチレンの寄与が示唆されたことから、エチレン前駆体であるACCおよびエチレン合成阻害剤であるCo2+イオンを添加してその影響を評価した。その結果、エチレンはクラスター根を構成する小根の伸長停止に寄与するとともに、リン欠乏への発現応答にも関与していることが示唆された。
    新規なクラスター根形成種の探索を行うため、根のメタバーコーディングライブラリー作成のためのサンプル採集を進めた。クラスター根圏土壌細菌群集のメタバーコーディングを行うため、根圏土壌を採取し、アンプリコンシーケンスの準備を進めた。シロバナルーピンの根箱栽培を実施し、クラスター根におけるリン可溶化に関わる遺伝子発現および土壌中のリン形態を調査した結果、クラスター根の発達段階だけでなく根が形成された位置による違いが認められ、局所的に異なる機能を持つことが明らかとなった。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 広島大学, 21H04717
  • 菌根形成時のリン獲得経路を制御する分子機構の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    丸山 隼人
    アーバスキュラー菌根(AM)菌と共生した植物(菌根形成植物)は植物自身による直接経路とAM菌を介した菌根経路からリン酸を吸収するが、その経路の制御およびリン獲得への寄与に関しては不明である。本研究では、菌根共生機能を活用したリン資源の効率的な利用に資する分子基盤を明らかにすることを目指す。本年度は、昨年度実施した2種類のAM菌Rhizophagus irregularis(Ri区), Rhizophagus clarus(Rc区)を接種したミナトカモジグサにおける根と内生菌糸のトランスクリプトームを解析し、生育期間中における植物体とAM菌の相互作用を遺伝子発現レベルで調査した。根の遺伝子発現量に対し共発現ネットワークを実施したところ、AM菌感染に関わる遺伝子群(AMモジュール)を同定した。これらモジュールの中には、菌根形成特異的なリン酸輸送体や脂質合成・輸送関連遺伝子が含まれていた。AMモジュール中の遺伝子プロファイルはRc区とRi区でその多くが共通していたが、Alkaloid合成やCaroten合成に関わる遺伝子が特異的にRc区に多く含まれており、AM菌感染に関わる植物ホルモンの制御が異なることが示唆された。
    次に、根を2つの区画に分けてミナトカモジグサを栽培し、片方の区画にAM菌 R. irregularisを3段階(0, 100, 300 spores)で接種した。20日, 27日後にサンプリングを行い、地上部および根を収穫した。20日後には接種の有無による差は確認できなかったが、27日後にはバイオマスとリン濃度が300spores接種区で顕著に改善された。今後は感染個体の非感染根と非感染個体の非感染根のトランスクリプトーム比較およびそれぞれの区画における土壌リン可溶化に関わる形質評価を実施し、菌根形成が直接経路のリン獲得能に与える影響を評価する予定である。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20K05763
  • 根圏の微量元素可溶化メカニズムと、その制御による放射性セシウム吸収抑制手法の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    信濃 卓郎; 和崎 淳; 海野 佑介; 丸山 隼人; 齋藤 隆; 尹 永根; 渡部 敏裕; 俵谷 圭太郎; 若林 正吉
    短半減期の放射性同位元素(11C)を地上部にCO2として地上部に同化させ、この同化産物の土壌への分泌パターンを解析する取り組みを進めた。試験では植物の根の生育状況を改善するために根箱の改良にまず取り組み、水耕栽培にてある程度植物体を成長させ、適切な根系を発達させた後に、メンブレンで根の侵入を抑制した根箱に挟み込む手法を導入する事で、根とその周辺の土壌を分けることに成功した。
    このように根と土壌の間に根の移動を遮る膜を設置することで、根への化合物の移動と、根圏への分泌物を区分する技術を、豆科作物のルーピンに適用した。得られた土壌の物理性(粘土鉱物組成)、化学性(各種元素の溶解度の変化)、生物性(微生物群衆構造)の解析を進めている。根分泌液に含まれる代謝産物を土壌溶液から包括的に解析する目的の前段階として植物がカリウム栄養に応じてどのように分泌化合物の変動を示すのかについての解析をメタボローム解析を用いて進めた。また、実際の土壌御輸液を解析するためにキャピラリー電気泳動質量分析装置を利用する方向で取り組んでいるが、特にカチオンの代謝産物を精度よく解析するための徐塩の条件件を進めた。
    さらに、供試するルーピンの放射性セシウム吸収特性を晶完備するためbに福島県内の放射性セシウムによって汚染された圃場において栽培試験を行った。その結果、ルーピンは従来知られているいずれの作物に比べても著しく高い放射性セシウム吸収能を有する事が明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 19H01169
  • 根分泌科学の新展開:農業生産への活用と生態学的機能
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    和崎 淳; 坪田 博美; 丸山 隼人; 西田 翔; 渡部 敏裕; 佐々木 孝行; 俵谷 圭太郎
    リン酸質肥料の原料は涸渇に瀕しており、持続的な食料生産のためには低リン環境で生育可能な「低リン超耐性植物」の耐性を理解し、そのしくみを活用する必要がある。マメ科ルピナス属やヤマモガシ科等の低リン超耐性植物は、クラスター根を形成して適応するが、低リン環境でのクラスター根形成や有機酸分泌など機能発現のしくみの多くは未解明である。本研究はこれを明らかにするとともに、低リン超耐性植物の農業利用の可能性および生態学的機能を追究することを目的とする。今年度は主に以下の研究を実施した。
    シロバナルーピン3品種およびクラスター根を形成しないアオバナルーピンを用いてリンを与えた+P区、与えない-P区で水耕栽培を行い、継時的に形質を評価した。地上部の葉における再転流効率がシロバナルーピンの3品種で高いこと、根分泌物中のホスファターゼ活性およびクエン酸の分泌能はアオバナルーピンおよびシロバナルーピンの品種Luxorで高いことが示された。リンを与えずに土耕栽培したところ、シロバナルーピンのクラスター根圏で難利用性リンの減少が大きく、アオバナルーピンの根圏で小さかった。
    アフリカツメガエル卵母細胞の遺伝子発現系を用いて、リン酸欠乏に応答するMATEタイプ蛋白質を発現させて、クエン酸放出などの輸送活性を電気生理学的手法により解析したところ、N-GFP-LaMATEの方がC-GFPよりも発現がみられ、卵母細胞の細胞膜に局在することが示された。
    ヤマモガシのクラスター根圏におけるリンの動態を調査したところ、根圏ではpHが低下し、土壌中のリンが非根圏と比較して半分程度まで低下した。特に難溶性有機態リンの減少が顕著であった。さらに、砂耕栽培において個体あたりの有機酸分泌量はクラスター根の形成数と正の相関があることが示された。
    以上の結果より、クラスター根が実際の土壌中からのリン吸収に寄与していることが強く支持された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 広島大学, 17H03783
  • 膜脂質層の分子的改変による、イオンストレスマルチ耐性植物の創生
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2015年04月01日 - 2018年03月31日
    我妻 忠雄; 和崎 淳; 小林 佑理子; 渡部 敏裕; 俵谷 圭太郎; 丸山 隼人; 小山 博之; 黒田 昌治; 岡咲 洋三
    Indicaは、Alによる膜脂質層内での隙間形成による膜透過性増大を阻止できないstigmasterolが著しく多いことが解った。pah1pah2シロイヌナズナはAl耐性が弱く、膜脂質成分がwild-typeとは異なった。HMGPAHはCd耐性が向上した。HMGイネはAl耐性が向上する傾向だったが、さらに検討中である。PAHはイネのリンリサイクリングを促進し低リン耐性強化に貢献し、下位葉でのPL分解能の高さが、イネの低リン耐性を向上させることも解った。以上により、膜脂質層のsterolを増やしPLを減らすことが、イオンストレスマルチ耐性に重要であると示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 山形大学, 15H04466
  • 植物絶対共生菌の革新的遺伝子サイレンシング法が開く菌根共生の分子基盤
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    江澤 辰広; 増田 税; 斎藤 勝晴; 丸山 隼人; 河原 愛; 菊池 裕介; 横山 楓
    アーバスキュラー菌根菌 (AM菌) は約80%の陸上植物と共生関係を構築し、宿主から炭素源を受けとる代わりに、土壌中のリン酸を供給する。この共生的リン酸供給のプロセスにおいて、共生菌側の分子機構は未だほとんどわかってない。本研究では、世界で初めて植物ウイルスを用いてAM菌の遺伝子をノックダウンする方法を確立し、AM菌水輸送体が菌糸内に植物方向への水の流れを作り出してリン酸を輸送していることを証明した。また、AM菌から植物へのリン酸の放出に関わる排出型リン酸輸送体遺伝子を特定し、同様にウイルスを用いたノックダウン実験により、この輸送体を介してAM菌は植物にリン酸を受け渡していることを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26292034
■ 産業財産権

研究シーズ集

■ 研究シーズ