感染根粒菌と宿毛植物の遺伝子発現誘導シグナルに関する研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02804058
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 東 四郎 鹿児島大学, 理学部, 教授 (60041216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内海 俊樹 鹿児島大学, 理学部, 助手 (20193881) ; 阿部 美紀子 鹿児島大学, 理学部, 助教授 (00107856)
• Keywords: 根粒菌 / nodーgene / 根粒形成能 / 感染能欠損株H1 / H1(nodA::lacZ) / フラボノイド / 遺伝子発現 / 根分泌物質のバランス

Research Abstract

根粒菌の保有する根粒形成遺伝子(nodーgene)の所在は、クロ-バ菌やアルファルファ菌などのような生育の早いfastーgrowing rhizobiaでは巨大plasmid(Symーplasmid)上に存在するが、ダイズ菌のような生育の遅い菌群slow growing rhozobiaでは主染色体上に存在する。本研究に用いたクロ-バ菌Rhizobium leguminosarum bv.trifoliiはSymーplasmid上に存在している。このnodーgeneの14kb Hind II断片をpKT240に挿入し得られたpRt032を、野生株R.l.bv.trifolii 4S株よりSymーplasmidを除去した菌(H1株)へ移入して得られた感染可能菌Hltl株をnodーgene発現のシンプルな系として用いた。更に、pRt032のnodA promoter下流にE.coli由来のlacZとTn5とを含むfusion plasmidをtriparental mating法にて移入したH1(nodA::lacZ)株を作成し実験に供した。
クロ-バの芽生えをH1(nodA::lacZ)株及びXーGalを含む寒天平板上に置くことにより、植物からのnodーgene遺伝子誘導シグナルが分泌されると、植物根の周りが5ーbromoー4ーchloroー3ーindoleの遊離のために青色を呈することを確認した。マメ科植物根から分泌されると考えられている4種のフラボノイド:4',7ーdihydroxyflavone(DHF);apigenin;luteolin,7ーhydroxyflavone(7HF)をH1(nodA::lacZ)株に添加し、nodーgene発現に及ぼす影響について有効農度を測定したところ、4種とも5μMで最高の酵素活性を誘導した。更に、感染菌Hltl株を用い、クロ-バ感染系にDHFを添加し、根粒形成及び感染糸形成への影響を見た。その結果、0.05μMのDHF添加で感染糸形成へマイナスに影響していることが判明した。このことは、植物が直接分泌する物質の中には、単一の物質だけで感染糸形成に有効に働くものはなく、分泌された物質相互の微妙な複合作用があるため、DHF添加によりあるバランスの崩壊を招き、阻害の方向に向かったものと考えられる結果を得た。

Research Products

• [Publications] 阿部 美紀子: "根粒菌のnod gene発現誘導に関与するフラボノイド" 植物微生物研究会,第1回研究交流会講演要旨集. 1. 27-29 (1991)
• [Publications] Mikiko ABE: "Nodulation geneーexpression of Rhizobium leguminosarum bv.trifolii by flavonoids addion" Journal of General and Applied Microbiology.
• [Publications] Shoji TACHIWANA: "The behavior of Rhizobium leguminosarum bv.trifolii nodulation genes in R.fredii USDA193" Journal of General and Applied Microbiology.