嫌気窒素固定コンソーシアムの植物分布と機能発現-植物の窒素固定と塩ストレス耐性に寄与するエンドファイト共同体の解析-

• Project/Area Number: 17658034
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 南澤 究 Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: エンドファイト / クロストリジウム / TRFLP / 微生物群集構造 / RFLP

Research Abstract

本研究は、申請者らが細菌エンドファイトの機能的なコミュニテイーとして発見した「嫌気窒素固定コンソーシアム」を対象として、その植物や作物への広がり、植物体内における機能、エンドファイト間の相互作用の解明などを目指した研究である。昨年度に実施した、多数の野生植物や作物由来のClostridium属細菌の系統解析をについてさらに情報学的な検討を加え論文発表を行った。特に、植物由来のcluster XIVaに属するClostridium属細菌と、その他の分離源由来のcluster XIVaに属するClostridium属細菌について、従来は分離株のみを対象としていた。本年度はさらに培養に依存しないデータベース中のDNA配列情報についても検索し、それらを加えて再解析を行った。その結果、植物由来のClostridium属分離株は、やはり系統学的に2ケ所(groupIおよびII)に集中し、高いbootstrap値で他の分離源(ルーメン、腸内、糞便、シロアリなど)のClostridium属分菌株と区別されることが証明された。また、圃場で栽培されているダイズの茎から微生物画分を濃縮し、細菌の16S rRNA遺伝子のユニバーサルプライマーを用いて、クローンライブラリー法で細菌群集構造の解析を行った。その結果、低頻度ではあるがダイズ茎にもClostridium属細菌の16S rRNA遺伝子が検出された。したがって、一見好気的環境であるダイズの茎にもClostridium属細菌が生息していることが明らかとなった。植物接種実験による窒素固定機能共同体としての実験も行ったが、植物個体への定着安定化が難しく、その解明は進まなかった。尚、2006年に本研究成果をまとめた「嫌気窒素固定コンソーシアム」の機能を明らかにした欧文誌の論文が日本微生物生態学会論文賞を平成19年度に受賞した。

Research Products

• [Journal Article] Broad distribution and phylogeny of anaerobic endophytes of cluster XIVa clostridia in plant species including crops. (2008)
  • Author(s): Saito A.
  • Journal Title: Microbes Environ. 23 Pages: 66-72
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microbial community analysis of the phytosphere using culture-independent methodologies. (2007)
  • Author(s): Saito A.
  • Journal Title: Microbes Environ. 22 Pages: 93-105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of microbial diversity in milled rice using culture independent methods. (2007)
  • Author(s): Ikeda, S.
  • Journal Title: Microbes Environ. 22 Pages: 165-174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of nitrogen fixation capability of endophytic clostridia by acetylene reduction and reverse transcription-PCR targeted to nifH transcript and ribosomal RNA. (2006)
  • Author(s): Saito, A., K.Minamisawa
  • Journal Title: Microbes Environ. 21 Pages: 23-35
• [Journal Article] Symbiotic Bradyrhizobium japonicum reduces N_2O surrounding the soybean root system via nitrous oxide reductase. (2006)
  • Author(s): Sameshima-Saito, R., K.Chiba, J.Hirayama, M.Itakura, H.Mitsui, S.Eda, K.Minamisawa
  • Journal Title: Appl. Environ. Microbiol. 72 Pages: 2526-2532
• [Journal Article] Expression of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase gene expression requires symbiotic nitrogen-fixing regulator gene nifA2 in Mesorhizobium loti MAFF303099. (2006)
  • Author(s): Nukui, N., K.Minamisawa, S.Ayabe, T.Aoki
  • Journal Title: Appl. Environ. Microbiol. 72 Pages: 4964-4969
• [Journal Article] Correlation of denitrifying capability with the existence of nap, nir, nor and nos, genes in diverse strains of soybean bradyrhizobia (2006)
  • Author(s): Sameshima-Saito, R., K.Chiba, K.Minamisawa
  • Journal Title: Microbes Environ. 21 Pages: 174-184
  • NAID: 110004809525
• [Journal Article] A milestone for endophyte biotechnology (2006)
  • Author(s): Minamisawa, K.
  • Journal Title: Nature Biotechnology 24 Pages: 1357-1358
• [Journal Article] Symbiotic Bradyrhizobium japonicum reduces N_2O surrounding the soybean root system via nitrous oxide reductase (2006)
  • Author(s): Sameshima-Saito, R., K.Chiba, J.Hirayama, M.Itakura, H.Mitsui, S.Eda, K.Minamisawa
  • Journal Title: Appl.Environ.Microbiol. 72(in press)
• [Journal Article] Rhizobitoxine modulates plant-microbe interactions by ethylene inhibition. (2006)
  • Author(s): Sugawara, M., Okazaki, S., Nukui, N., Ezura, H., Mitsui, H., Minamisawa, K.
  • Journal Title: Biotechnology Advances. (in press)
• [Journal Article] Soil microbial community analysis in the environmental risk assessment of transgenic plants (2006)
  • Author(s): Ikeda, S., N.Ytow, H.Ezura, K.Minamisawa, T.Fujimura.
  • Journal Title: Plant Biotechnology (in press)
  • NAID: 10021908153
• [Journal Article] Evaluation of nitrogen fixation capability of endophytic clostridia by acetylene reduction and reverse transcription-PCR targeted to nifH transcript and ribosomal RNA (2006)
  • Author(s): Saito, A., K.Minamisawa
  • Journal Title: Microbes Environ. (in press)
• [Journal Article] Expression of the nifH gene of a Herbaspirillum endophyte in wild rice species : daily rhythum during the light-dark cycle (2005)
  • Author(s): You, M., Nishiguchi, T., Saito, A., Isawa, T., Mitsui, H., Minamisawa.K.
  • Journal Title: Appl.Environ.Microbiol. 71 Pages: 8183-8190
• [Journal Article] 微生物と植物の共生相互作用の科学 (2005)
  • Author(s): 南澤 究
  • Journal Title: 学術月報 58(10) Pages: 747-752