2014 Fiscal Year Research-status Report
メタノールをメディエータとした微生物と植物間の新しい相互作用モデルの確立
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26660074
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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, 理学部, 准教授 (60319936)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Bradyrhizobium japonicum / Methylotroph / Autotroph / Rhizosphere / RubisCO / Lanthanoid / Carbon dioxide |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では農業上重要な根圏の微生物に着目し、土壌中で植物共生または植物伴生微生物が春先の植物が旺盛に成長生育するときに活性化し、特定の微生物が集積される事象に着目している。
豆科植物の根粒形成は古くから研究モデルとなることが多いが、本課題では植物全般でメタノールを介した植物-微生物間の新規な共生モデルを明らかにすることを目的とした。当該年度までにゲノム構造が公開されているB. japonicumをモデル微生物として使用し、土壌中に存在するLaやCe等のランタノイドを利用してメタノール生育を行っている可能性について検討してきた。今年度は特にB. japonicumのメタノール代謝系を解析するため、本菌株が土壌中でメタノールを利用した独立栄養化学合成細菌であることを推定し、生化学的な検討を行った。まず、B. japonicumをメタノールで生育させ、メタノール酸化にかかわるメタノールデヒドロゲナーゼ活性、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ活性、独立栄養にかかわるリブロース1,5ビスリン酸カルボキシラーゼ活性を測定したところ、それぞれがメタノール生育時に強く誘導されていることが明らかになった。このことから、本菌株はメチロトロフィックオートトローフであると推定され､分子遺伝学的手法により標的遺伝子の欠損株を用いて検討した。この結果、現時点でこのモデルを強く支持する表現系を示しており、現在さらに詳細な検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の検討課題として従来メタノール資化性菌として認知されていなかった根粒菌がランタノイド依存的にメタノールを利用していることを示し、そのメカニズムを明らかにすることを目標とした。今回、根粒菌のメタノールを利用した生育に関して生化学的、分子遺伝学的にメタノール代謝系を明らかにするため、代謝モデルを推定し、そのターゲットとなる酵素に関して生化学的な検討を実施することができた。さらに、代謝モデルの鍵となる酵素をコードする遺伝子を破壊したミュータントを用い、生育モデルを確定できつつあることなどから、達成度としてはおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
根粒形成菌や窒素固定細菌に関しては更に継続して､実際の土壌環境や作物栽培なども行いながら自然界での生育モデルについて検討を進めていく。また、ランタノイドが生命活動にかかわる補欠因子として利用されることが普遍的な現象として明らかになってきたことから、新規なランタノイドに依存した生育を示す微生物の単離を試みており、目的のメタノール資化性菌の分離に成功した。このことから今後､この菌株の酵素系などを明らかにしていく予定である。以上よりメタノールは自然界における微生物の重要な生育基質となっていると考えられ、メタノールをメディエータとする様々な共生モデルが明らかになっていくことを期待している。
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