2022 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of chemical communication for symbiosis between plants and methylotrophic bacteria.
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20K05817
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
三井 亮司 岡山理科大学, 生命科学部, 教授 (60319936)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メチロトローフ / 植物共生微生物 / PQQ / 二成分制御系 / 植物生育促進微生物(PGPM) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ランタノイドとはレアアースとしても知られる希少金属で近年まで工業的な利用における資源としての重要性は知られるものの、生命現象との関係は知られていなかった。しかし、メタノールを利用するメチロトローフ細菌がメタノール脱水素酵素の補欠分子としてランタノイドを利用されていることを発見して以来、ランタノイドと植物との共生に関する研究を継続してきた。本研究ではなぜランタノイドを活用してメタノールを利用するのかを中心的な問いとして、 Methylorubrum extorquens AM1 をモデルとした植物との共生系における役割について検討してきた。
植物葉上に共生するメチロトローフ細菌におけるランタノイドの役割を解明するヒントとして、モデルとしたM. extorquens AM1培養時に軽ランタノイド(La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+)を添加すると植物との共生を媒介する光合成補助化合物で植物生育促進に寄与するピロロキノリンキノン（PQQ）の分泌が負にコントロールされることを見いだした。この調節機構がメチロトローフ細菌にとって、植物の生育とともに変化する共生環境の変化を認識するための指標になっている幾つかのデータが得られた。M. extorquens AM1にはメタノール脱水素酵素が複数含まれ、これらをランタノイドの有無で使い分けていることがすでに明らかになっているが、PQQも同様であり、MxaFIと呼ばれるメタノール脱水素酵素と同じ挙動を示した。このことから環境を認識して遺伝子発現をコントロールする細菌の制御系である二成分制御系のMxbDMに着目して解析を行った結果、MxbDMがランタノイドの認識とPQQの分泌に関わっていることが示唆された。
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