植物との細胞内共生を含む根粒菌の複雑な生活史の分子基盤の探索

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11760052
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 三井 久幸 東北大学, 遺伝生態研究センター, 助教授 (40261466)
• Keywords: 根粒菌 / シグマ因子 / 熱ショック蛋白質 / 共生 / 窒素固定 / 細胞内共生 / マメ科

Research Abstract

根粒菌はマメ科植物に根粒を形成させ、その宿主細胞内で共生窒素固定を行う。アルファルファ根粒菌Sinorhizobium melilotiからクローン化した2つのrpoH(大腸菌熱ショック・シグマ因子σ^<32>遺伝子)rpoHI、rpoHII相同遺伝子の機能解析として、本年度は遺伝子破壊の影響や遺伝子産物の発現パターンに関する解析を行った。rpoHII遺伝子は、その破壊が増殖の温度感受性に及ぼす影響は微妙であったが、温度上昇後10分で合成速度が最大となる一群ショック蛋白質(hsp)の発現誘導に対し、必須の役割を有していることが判明した。更に、宿主植物における共生窒素固定にも必須であり、遺伝子破壊株を接種した植物には無効根粒の形成が観察された。一方rpoHI遺伝子については、その遺伝子単独の破壊で影響は全く観察されなかった。しかし、rpoHIrpoHII二重破壊はhspの発現誘導に対しrpoHII単独破壊より大きな影響が観察された。増殖期の細胞内におけるrpoHI、rpoHII及びsigA(主要シグマ因子)各遺伝子産物の定量の結果、RpoHIIはSigAと同様のレベル、RpoHIはその約1/10であった。また、RpoHIレベルが熱ショックにより上昇するのに対し、RpoHIIは熱ショック下や共生状態(バクテロイド)においてもほぼ一定のレベルを示した。