2002 Fiscal Year Annual Research Report

N_2O抑止型脱窒系構築のための根粒菌ゲノム生態学の開拓

Research Project

Project/Area Number	14360037
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	南澤究東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鮫島玲子東北大学, 大学院・生命科学研究科, 日本学術振興会特別研究員
Keywords	根粒菌 / 脱窒 / 亜酸化窒素 / nosZ
Research Abstract	本研究は、申請者らが蓄積してきたダイズ根粒菌の遺伝生態の知見、近年急速に発展してきた脱窒の分子生物学、微生物ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにするものである。平成14年度の研究成果は以下の通りである。ダイズ根粒菌(Bradyrhizobium japonicum, B. elkanii)の代表株について、硝酸添加条件における脱窒過程を亜硝酸、N_2O、N_2を定量したところ、一部のB. japonicumにおいて、硝酸からN_2までの完全な脱窒系が観察された。研究過程において最終産物であるN_2を測定する必要が生じ、^<15>N標識硝酸を投与し発生する^<15>N_2を質量分析計ではなく、TCDガスクロマトグラフで検出する新しい確立した。本方法は、少なくとも細菌の培養系において従来のアセチレン阻害法に代わる簡便な方法である。ゲノム情報等から得られた脱窒各過程の構造遺伝子napAB, nirK, norCB, nosZ遺伝子のサザンハイブリダイゼーションを行ったことろ、遺伝子が存在しても活性を示さない株が見い出された。nosZ遺伝子破壊株はN_2O還元酵素活性を失い、Free-livingにおけるN_2O依存性の生育能力および根粒のN_2O取込み活性も消失した。宮城県鹿島台の田畑輪換圃場の土壌および根粒(1000個)から、N_2OおよびN_2気相下で集積培養を行ったところ、表面殺菌した根粒を接種源としたN_2O気相下処理において、集積培養回数が増すにしたがって増殖速度が早くなり、N_2O還元酵素活性が高いと推定される根粒菌群を得ることができた。本年度は上記のようなダイズ根粒菌の脱窒の基本的な特徴の解析や分離を行い、発現解析やゲノム情報解析は予備的な検討のみを行った。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Minamisawa K. et al.: "Horizontal transfer of nodulation genes in soils and microcosms from Bradyrhizobium japonicum to B. elkanii"Microbe. Environ.. 17. 82-90 (2002)
[Publications] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110"DNA Research. 9. 189-197 (2002)
[Publications] Sameshima, R. et al.: "Phylogeny and distribution of extra-slow-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RS-alpha, RS-beta, and IS 1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)
[Publications] Okazaki.S.et al.: "Quantitative and time-course evaluations on nodulation competitiveness of rhizobitoxine-producing Bradyrhizobium elknaii"FEMS Microbiol. Ecol.. (第1回審査後改訂稿作成中). (2003)
[Publications] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (Supplement)"DNA Research. 9. 225-256 (2002)
[Publications] Kaneko, T., Saeki, T., Minamisawa, K.: "Genome analysis of Mesorhizobium loti : A symbiotic partner to Lotus japonicus. In Biotechnology in Agriculture and Forestry"Springer-Verlag, Heidelberg (in press). 203-216 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

N_2O抑止型脱窒系構築のための根粒菌ゲノム生態学の開拓

Principal Investigator

南澤 究 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)

Research Products

[Publications] Minamisawa K. et al.: "Horizontal transfer of nodulation genes in soils and microcosms from Bradyrhizobium japonicum to B. elkanii"Microbe. Environ.. 17. 82-90 (2002)

[Publications] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110"DNA Research. 9. 189-197 (2002)

[Publications] Sameshima, R. et al.: "Phylogeny and distribution of extra-slow-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RS-alpha, RS-beta, and IS 1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)

[Publications] Okazaki.S.et al.: "Quantitative and time-course evaluations on nodulation competitiveness of rhizobitoxine-producing Bradyrhizobium elknaii"FEMS Microbiol. Ecol.. (第1回審査後改訂稿作成中). (2003)

[Publications] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (Supplement)"DNA Research. 9. 225-256 (2002)

[Publications] Kaneko, T., Saeki, T., Minamisawa, K.: "Genome analysis of Mesorhizobium loti : A symbiotic partner to Lotus japonicus. In Biotechnology in Agriculture and Forestry"Springer-Verlag, Heidelberg (in press). 203-216 (2003)

南澤究東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)