| Project/Area Number |
21K05885
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
馬場 晶子 (笠井晶子) 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 遺伝資源研究センター, 上級研究員 (50414933)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ハマササゲ根粒菌 / アグロバクテリウム / 線状染色体 / 全ゲノム解読 / 進化系統解析 / 耐塩性根粒菌 / Agrobacterium属 / 遺伝子の水平伝播 / 南西諸島 / Vigna marina (ハマササゲ) / Rhizobium属 / 砂浜適応 / 全ゲノム解析 / 遺伝子の水平伝搬 / 耐塩性 / 共生関連遺伝子の獲得 |
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| Outline of Research at the Start |
南西諸島の砂浜で繁茂する耐塩性植物ハマササゲの根には、多様な根粒菌が共生して宿主植物の成長に貢献している。なかでも、土壌細菌 アグロバクテリウムに近縁な根粒菌系統は、海水レベルの塩水でも旺盛に増殖できる上に、全てのハマササゲ生息地で普遍的に見つかるものであった。本研究は、日本の砂浜のありふれた土壌細菌が、耐塩性植物を宿主とする耐塩性根粒菌に進化した過程について考察するものである。得られた知見は、塩害地での農業に役立つ耐塩性優良根粒菌の開発へと繋げて行くつもりである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
4属11菌株(Bradyrhizobium 属細菌1株、Sinorhizobium 属細菌4株、Rhizobium 属細菌３株、Agrobacterium属3株)から構成されるハマササゲ根粒菌について、全ゲノム塩基配列に基づく系統解析と種同定を進めた。特に、第２染色体として線状染色体を持つAgrobacterium属の3菌株については、線状染色体末端構造および進化系統的なポジションと末端構造の相関を明らかにすることを目的に、Agrobacterium属標準菌株など20菌株を国内及び海外の保存機関から取り寄せ、ハマササゲ根粒菌と同様にNanoporeロングリードとIlluminaショートリードによるde novo全ゲノム解読を実施して、線状染色体末端配列の比較解析を行った。
全ゲノム塩基配列から81個のハウスキーピング遺伝子を抽出して分子系統解析を行った結果は、Agrobacterium属の3菌株は、いずれもGenomovar 7に属するAgrobacterium deltaense あるいはAgrobacterium legmiumと近縁であることを示しており、ANIが95％以上であることから上記2種と同種であると結論づけた。さらに、ハマササゲ根粒菌とAgrobacterium属標準菌株など23菌株の線状染色体末端配列の比較から、26bpのコンセンサス配列を決定した。また、線状染色体を持たないRhizobium 属ハマササゲ根粒菌（3株）の1菌株については、Agrobacterium属とRhizobium 属の境界に位置することが分かり、線状染色体獲得イベントについて新規の知見を与える可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R3・R4と2年続けて先進ゲノム支援を受けることができ、ハマササゲ根粒菌についてのde novo全ゲノム解読が終わり、種同定のための系統解析を高い精度で行うことができた。この過程で、Agrobacterium属細菌における線状染色体獲得イベントの進化系統的な解析というテーマが派生、Agrobacterium属標準菌株など23菌株についてもde novoでの全ゲノム解読を進め、Agrobacterium属ハマササゲ根粒菌3株と共に線状染色体末端配列の精緻な情報を体系的に取得、末端配列の比較から、26bpのコンセンサス配列を決定することができた。
ゲノム解析や分子系統解析が飛躍的に進んだ一方で、当初に計画していた異種のハマササゲ根粒菌による混合接種試験については、初年度に得たネガティブな結果について追求・改善する予定を実施できなかった。
予想以上に進展したテーマと遅延を否めないテーマができてしまったので、２つを合わせておおむね順調であるとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
R5年度は、本研究で得られた成果について２報の論文、１）ハマササゲ根粒菌の根粒系性能とストレス耐性 ２）ハマササゲ根粒菌の全ゲノム塩基情報に基づく種同定と線状染色体末端配列の解析、を執筆・投稿する予定である。
また、本研究で明らかとなった線状染色体の末端のコンセンサス配列は、末端構造を生成・維持するテロメアーゼの認識配列であると考えられる。今後、コンセンサス配列とその周辺配列、テロメアーゼ遺伝子（telA）の塩基配列などを用いて比較系統解析を行うことにより、Agrobacterium属細菌における線状染色体獲得イベントについて進化系統的な考察を進めていく予定である。
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