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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Lanthanides-dependent regulation of metabolic enzymes in the plant symbiosis methylotrophic bacteria.

Research Project

Project/Area Number 17K07738
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

三井 亮司  岡山理科大学, 理学部, 教授 (60319936)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords植物共生細菌 / Methylobacterium / Methylorubrum / ランタノイド / メタノール脱水素酵素 / Phyllosphere / メチトロトーフ
Outline of Annual Research Achievements

メタノール資化性菌Methyrobacterium属やMethylorubrum属細菌は、植物からの地球規模では一億トン/年を超える放出量があると見積もられるメタノールを炭素源やエネルギー源として利用する。これらの共生細菌は植物由来メタノールを葉上で直接利用して生育するため、この獲得のために植物の生育を促す様々な手段を講じている。例えば植物に対して生理活性を有する様々な化学物質を供給 したり、効率よくメタノールを得るために植物体上の環境(根圏や葉上など)を認識するためのメカニズムを有していたりすることが明らかになってきている。そこで本研究ではこのメタノール資化性細菌が植物とともに生育し、その植物の生育状況に応じた生育環境認識機構を有することを明らかにすることを目的としている。このメカニズムは微生物生態学的な意義だけでなく、農産物の効果的栽培や病原菌防御効果につながるものと期待している。
本年度は本計画の最終年度であり、これまで同様Methylorubrum extorquens AM1株をモデル細菌として用い、研究を行った。特に昨年度に生育環境を模してランタノイド濃度や、炭素源により様々な条件を作成して、遺伝子の発現誘導条件を検討してきたメタノールデヒドロゲナーゼの3種のアイソザイムについてさらなる検討を加えた。MxaFI, XoxF1, XoxF2はタンパク質の一次構造上、高い相同性を有し、いずれもメタノールをホルムアルデヒドへと酸化する触媒活性を有するが、炭素源やランタノイドに対する応答が異なることを明らかにした。この発現条件が土壌から葉上にかけて形成されるランタノイド勾配に対応する発現条件と対応することが示唆された。

  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Preference for particular lanthanide species and thermal stability of XoxFs in Methylorubrum extorquens strain AM12020

    • Author(s)
      LunWang, AyumiHibino, SouyaSuganuma, AkioEbihara, SatoshiIwamoto, Ryoji Mitsui, Akio Tani, Masaya Shimada,Takashi Hayakawa, Tomoyuki, Nakagawa.
    • Journal Title

      Enzyme and Microbial Technology

      Volume: 136 Pages: 109518

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2020.109518

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lanthanide-dependent methanol dehydrogenase from the legume symbiotic nitrogen-fixing bacterium Bradyrhizobium diazoefficiens strain USDA1102019

    • Author(s)
      Wang Lun、Suganuma Soya、Hibino Ayumi、Mitsui Ryoji、Tani Akio、Matsumoto Takashi、Ebihara Akio、Fitriyanto Nanung Agus、Pertiwiningrum Ambar、Shimada Masaya、Hayakawa Takashi、Nakagawa Tomoyuki
    • Journal Title

      Enzyme and Microbial Technology

      Volume: 130 Pages: 109371~109371

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2019.109371

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Methylorubrum属細菌の低栄養環境下におけるランタノイド応答の分子メカニズムの解明2020

    • Author(s)
      水野 洸介、原田 雄斗、岩本 悟志、谷 明生、三井 亮司、島田 昌也、早川 享志、中川 智行
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] 植物葉上共生細菌Methylorubrum extorquens AM1のランタノイド依存型メタノールデヒドロゲナーゼアイソザイムのレポーター遺伝子を用いた発現解析2020

    • Author(s)
      山下颯太,吉川友理, 谷明生,中川智行,矢野嵩典,三井亮司
    • Organizer
      日本農芸化学会中四国支部第56回講演会
  • [Presentation] グラム陽性メチロトローフ細菌Arthrobacter sp. YM1のランタノイド依存型C1代謝系の解析2019

    • Author(s)
      任家宜,矢野嵩典,三井亮司
    • Organizer
      日本農芸化学会西日本・中四国支部合同大会
  • [Book] 遺伝子・細胞から見た 応用微生物学2020

    • Author(s)
      阪井 康能、竹川 薫、橋本 渉、片山高嶺
    • Total Pages
      200
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      ISBN978-4-254-43124-7

URL: 

Published: 2021-01-27  

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