マメ科植物の共生窒素固定系の成立と窒素固定能発現の機構の解明

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02304021
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 石塚 潤爾 九州大学, 農学部, 教授 (20193336)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 四郎 鹿児島大学, 理学部, 教授 (60041216) ; 庄野 邦彦 東京大学, 教養学部, 教授 (60050457) ; 田島 茂行 香川大学, 農学部, 助教授 (50116894) ; 有馬 泰紘 東京農工大学, 農学部, 助教授 (90011973) ; 南沢 究 茨城大学, 農学部, 助教授 (70167667)
• Keywords: 宿主特異性 / 菌体外多糖 / レグヘモグロビン / 共生特異的遺伝子 / ノジュリン遺伝子 / 宿主域の拡大 / フラボノイド処理 / 根毛のカ-リング

Research Abstract

ダイズ根粒菌の宿主特異性については、Rj4遺伝子保有ダイズ品種に見られる特定菌株による根粒形成の抑制は菌培養の初期にのみ生成される未知物質に関係があり、その物質は培養を継続すると消失するために親和性が無くなること、また土壌から分離した根粒菌には二つの進化系統があり、菌体外多糖の組成、リゾビトキシンやインド-ル酢酸の生産、ヒドロゲナ-ゼ型の間に密接な関係のあることなどを明らかにした。莢切除実験によりシンク能の窒素固定に及ぼす影響の大きいことが示され、硝酸態窒素の抑制効果はダイズ、アズキ、インゲンの順に大きいが、これは宿主の窒素炭素代謝に対する硝酸吸収の影響を反映して、根粒の生長の抑制が大きいためであり、根粒中のレグヘモグロビンのニトロシル化にも関係がある。ダイズの硝酸吸収は温度、pHには大きく左右されるが、0.1mM以上の硝酸濃度には影響されない。共生特異的遺伝子を単離するためサブトラクション法によりノジュリン遺伝子のcDNAクロ-ニングを行い、20個以上のクロ-ンを得、その塩基配列を解析し、その内10個が未知の遺伝子であった。根粒の老化過程で生ずる遺伝子産物の出現が遮光や硝酸処理により変動するか否かをmRNAを比較することにより検討し、この遺伝子発現がage特異性である可能性を示した。クロバ-根粒菌の根粒形成遺伝子nod gene 14kbを組み込んだプラスミドpRtO32を移行させたツルマメ根粒菌によりクロバ-に根粒を形成させ、宿主域の拡大が可能であることを示した。根粒菌は非宿主植物の根毛にも付着し、nod遺伝子の発現を誘導する処理(フラボノイド処理など)を行えば、カ-リングも起きることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Junji Ishizuka: "Preference of <Rj>___ーーcultivars for <Bradyrhizobium>___ー <japonicum>___ー for nodulation" Soil Sci.Plant Nutr.,37,. 37. (1991)
• [Publications] J.Wu: "Effects of rhizobium inoculation and N,P,K fertilization on the growth and nitrogen fixation" Soil Sci.Plant Nutr.37. (1991)
• [Publications] Kounosuke Fujita: "Effect of pod removal on fixedーN ( ^<15>N_2) export from soybean (<Glycine>___ー <max>___ー L.) nodule" Soil Sci.Plant Nutr.
• [Publications] Yoshinori Kanatama: "Effects of nirate on nucleotide levels in soybean nodules" Plant Cll Physiol.31. 893-895 (1990)
• [Publications] Nobuyuki Terouchi: "Hair curling induced in heterologus legumes and monocots by flavonoidーtreated rhizobia" Plant Cell Physiol.31. 113-118 (1990)
• [Publications] Nobuyuki Terouchi: "Phizobium attachment and curling in asparagus,rice oat plants" Plant Cell Physiol.31. 119-127 (1990)
• [Publications] Masayoshi Kawaguchi: "Isolation of <Rhizobium>___ー <leguminosarum>___ー biovar <viciae>___ー variant with indoleー3ーacetamide hydrolase activity" Plant Cell Physiol.31. 449-455 (1990)
• [Publications] Yasuhiro Arima: "Nitrogen fixation potential of kidney bean compared with soybeam especially in relation to combined nitrogen stress" 14th Interantional Congress of Soil Science,Transaction,III.331-332 (1990)
• [Publications] Hiroshi Kouchi: "Novel nodulin cDNA clones isolated from soybean root nodules by a subtraction technque" Proceedigs of the 8th International Congress on Nitrogen Fixation. G13 (1990)
• [Publications] Sigeyuki Tajima: "Purification and charateristics of NADPーmalic enzyme in <Bradyrhizobium>___ー <japonicum>___ー A1017" Proceedings of the 8th International Congress on Nitrogen Fixation. 590 (1990)
• [Publications] Sigeyuki Tajima: "Metabolism of C4ーdicarboxylates and amino acid in soybean nodules bacteroids" Proceedings of the 8th International Congress on Nitrogen Fixation. 309-314 (1990)