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2016 Fiscal Year Annual Research Report

根粒菌エフェクターによるマメ科植物新規共生経路の解明

Research Project

Project/Area Number 16H04889
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

岡崎 伸  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40379285)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 林 誠  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30291933)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsマメ科植物 / 根粒菌 / 共生 / 3型分泌系 / エフェクター
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、根粒形成シグナルを活性化するエフェクターORF5208の生化学的解析、ORF5208と相互作用する宿主側標的タンパクの同定、ORF5208により活性化される宿主側遺伝子の同定により、根粒菌エフェクターによる新しいマメ科植物-根粒菌共生経路の解明を目指している。今年度の研究実績の概要は以下のとおりである。
1. 根粒菌エフェクターORF5208の生化学的解析・・・大腸菌でのORF5208発現系を検討した。二種類の大腸菌用発現プラスミドにORF5208をクローニングして発現を誘導し、SDS-PAGEで確認した結果、ORF5208の分子量に近いタンパク質の存在が確認できた。しかしながら発現量が極めて少なく、酵素活性測定などの生化学的解析には至っていない。現在、培地や別の発現ベクターなど発現量を高めるための条件を検討中である。
2. 根粒菌エフェクターを発現するマメ科植物形質転換毛状根の作出と根粒形成能の評価・・・ミヤコグサユビキチンプロモータの下流にORF5208遺伝子を挿入したバイナリーベクタを作成した。ミヤコグサGifu B-129およびMG-20の毛状根でORF5208を過剰発現させたが、根粒菌非接種下での自発的根粒形成はみられなかった。
3. エフェクターORF5208の異種根粒菌への導入とその共生能の評価・・・ORF5208をトランスポゾンで根粒菌Bradyrhizobium japonicum USDA110株とBradyrhizobium sp. STM6978株に導入した。USDA110株ではORF5208導入株と野生株で共生能に変化はみられなかったが、STM6978株では野生株がダイズEn1282に根粒を形成できないのに対し、ORF5208導入株では根粒形成がみられた。この結果から、ORF5208が根粒菌株依存的に共生シグナルを活性化することが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

以下の理由により、本課題の進捗はやや遅れていると判断した。
1. ORF5208の生化学的解析を行うために必要なORF5208タンパク質を調製するために大腸菌でのORF5208発現系を検討したが、発現量が極めて少なく、酵素活性測定などの生化学的解析に十分な量を確保できていない。
2. ミヤコグサを用いて根粒菌エフェクターを発現する形質転換毛状根を作出したが、根粒菌非接種下での自発的根粒形成はみられなかった。この結果はミヤコグサの根粒形成にはORF5208以外の因子(例えば、他のエフェクターや根粒菌由来の未知シグナル)が必要である可能性を示唆している。今後ミヤコグサを使った解析を行う上では、ORF5208以外の因子を同定するか、根粒菌を接種する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

1. 根粒菌エフェクターORF5208の生化学的解析
生化学的解析に十分量のORF5208タンパク質を得るため、大腸菌でのORF5208発現系条件を検討する。具体的には培地成分や温度、別の発現ベクターなどを検討する。
2. ミヤコグサではORF5208発現形質転換毛状根において自発的根粒形成がみられなかったため、今後は根粒菌接種下での根粒形成を解析する。また、ダイズでの解析を進める。

  • Research Products

    (11 results)

All 2016 Other

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Bradyrhizobium elkanii の3型分泌系によるミヤコグサ根粒形成の制御2016

    • Author(s)
      Hiroki MIWA, Michiko YASUDA, Sachiko MASUDA, Takakazu KANEKO, Shusei SATO, Shin OKAZAKI
    • Organizer
      日本微生物生態学会第30回大会
    • Place of Presentation
      土浦亀城プラザ(茨城県土浦市)
    • Year and Date
      2016-10-17 – 2016-10-20
  • [Presentation] Molecular genetic analysis of Bradyrhizobium elkanii mutants with altered symbiotic compatibility with Vigna radiata2016

    • Author(s)
      Hien Nguyen Phuoc, Faruque Omar, Hiroki Miwa, Shin Okazaki
    • Organizer
      日本微生物生態学会第30回大会
    • Place of Presentation
      土浦亀城プラザ(茨城県土浦市)
    • Year and Date
      2016-10-17 – 2016-10-20
  • [Presentation] Characterization of transposon mutants of Bradyrhizobium elkanii USDA61 that formed effective nodule on Rj4 soybean cv. BARC22016

    • Author(s)
      Faruque Muhammad Omar, Michiko Yasuda, Hiroki Miwa, Yoshiharu Fujii , Takakazu Kaneko, Shusei Sato, Shin Okazaki
    • Organizer
      日本微生物生態学会第30回大会
    • Place of Presentation
      土浦亀城プラザ(茨城県土浦市)
    • Year and Date
      2016-10-17 – 2016-10-20
  • [Presentation] Dual roles of rhizobial type III secretion system in soybean nodulation2016

    • Author(s)
      Shin Okazaki, Michiko Yasuda, Hiroki Miwa, Sachiko Masuda
    • Organizer
      4th Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
    • Place of Presentation
      マレーシア、ペナン
    • Year and Date
      2016-10-16 – 2016-10-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rhizobial type 3 effector proteins regulate nodulation of Lotus japonicus GIFU2016

    • Author(s)
      Hiroki Miwa, Michiko Yasuda, Sachiko Masuda, Takakazu Kaneko, Shusei Sato, Shin Okazaki
    • Organizer
      4th Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
    • Place of Presentation
      マレーシア、ペナン
    • Year and Date
      2016-10-16 – 2016-10-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bradyrhizobium elkanii genes involved in symbiotic incompatibility with Vigna radiate cv. KPS1 and Rj4 soybean2016

    • Author(s)
      Hien Nguyen Phuoc, Faruque M. Omar, Hiroki Miwa, Takakazu Kaneko, Shusei Sato, Shin Okazaki
    • Organizer
      4th Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
    • Place of Presentation
      マレーシア、ペナン
    • Year and Date
      2016-10-16 – 2016-10-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Symbiotic roles of the type III secretion system in Bradyrhizobium elkanii2016

    • Author(s)
      Shin Okazaki, Hiroki Miwa, Michiko Yasuda, Sachiko Masuda
    • Organizer
      第12回ヨーロッパ窒素固定会議
    • Place of Presentation
      ハンガリー、ブタペスト
    • Year and Date
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rhizobial type III effector protein regulates soybean nodulation2016

    • Author(s)
      Sachiko Masuda, Hiroki Miwa, Michiko Yasuda, Omar M. Faruqueand, Shin Okazaki
    • Organizer
      第12回ヨーロッパ窒素固定会議
    • Place of Presentation
      ハンガリー、ブタペスト
    • Year and Date
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effector-triggered Immunity Determines Host Genotype-specific Incompatibility in Legume-Rhizobium Symbiosis2016

    • Author(s)
      Michiko Yasuda, Hiroki Miwa, Sachiko Masuda, Yumiko Takebayashi, Hitoshi Sakakibara, Shin Okazaki
    • Organizer
      第12回ヨーロッパ窒素固定会議
    • Place of Presentation
      ハンガリー、ブタペスト
    • Year and Date
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rhizobial type III secretion system and symbiosis with legumes2016

    • Author(s)
      Okazaki Shin
    • Organizer
      第17回国際植物微生物分子相互作用学会
    • Place of Presentation
      米国、オレゴン州ポートランド
    • Year and Date
      2016-07-17 – 2016-07-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 東京農工大学 農学府 国際環境農学専攻 植物微生物研究室 (岡崎研究室)

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~okazaki/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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