2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of lanthanides-dependent methylotrophic growth of microbe-plant symbiosis in phyllosphere and rhizosphere.
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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, 教授 (60319936)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メチロトローフ / 共生微生物 / Methylobacterium / メタノール / Bradyrhizobium / ランタノイド / メタノールデヒドロゲナーゼ / オートトローフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度となる本年度は植物葉上における優占種であるMethylobacterium属の植物共生機構に着目して研究を進めた。昨年までに根圏のRhizobium属がランタノイド存在下で植物より供給されるメタノールをエネルギー源とし、オートトローフとして生育することを明らかにした。さらにその生化学的な解析と分子遺伝学的解析を組み合わせて代謝系などを明らかにしてきた。その過程で鍵となる酵素、メタノールデヒドロゲナーゼ（MDH）が生育環境が異なる2菌株で差異があることを見いだした。ランタノイド依存型MDHのXoxFは共通で保持しているのに対して、葉上優占種のMethylobacteriumはXoxFに加えてCa依存型のMDHを有していた。これらの使い分け明らかにするため、Methylobacterium extorquens AM1の3種のMDHの内、XoxF1とXoxF2にHisx6タグを付与した標識型組換株を作成した。これによりメタノールデヒドロゲナーゼ活性の測定だけでは見分けられなかったアイソザイムを抗体を用いた発現解析を行うことが可能になった。様々な培養条件におけるXoxF1, XoxF2の発現を検討したところ、ランタノイド存在下で濃度依存的に発現することは共通であったが、XoxF1はメタノールによる制御はなく、Laのみに応答して発現していることが明らかになった。これらのことから、Methylobacteriumが持つ植物共生メカニズムの一つとして、土壌環境から植物の生育に合わせた地上部環境へと適応することで葉上へと移行しており、その環境適応にMDHの使い分けを行っていることが示唆された。さらにランタノイドが植物体の中で土壌から葉上にかけて少なくなる濃度の勾配を形成しており、これを植物との共生において環境シグナルとしていることが示唆された。
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