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温室効果ガス低減を目指したダイズ根粒菌N20還元過程遺伝子群の制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12F02398
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 応用微生物学
研究機関東北大学

研究代表者

南澤 究  東北大学, 大学院生命科学研究科, 教授

研究分担者 SANCHEZ GOMEZ Cristina  東北大学, 大学院生命科学研究科, 外国人特別研究員
SANCHEZGOMEZ Cristina  東北大学, 大学院・生命科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
キーワード温室効果ガス / 脱窒 / N20還元酵素 / 根粒菌 / 硝酸還元酵素 / nasST / N_2O還元酵素
研究実績の概要

N2Oは強力な温室効果ガスであると共に、オゾン層破壊の原因物質でもある。植物根圏はN2O発生源の一つであり、私たちのグループはDNA校正機能を低下させたダイズ根粒菌Bradyrhizobium japonicumから、突然変異によりN2O還元酵素(N2OR)活性の上昇したNos強化株を作出し、N2O削減効果を実証してきた。しかし、Nos強化株におけるN2OR活性上昇の原因は不明であったため、本研究ではその原因解明を行ってきた。昨年度まで、(1)bll4572(nasS)遺伝子の変異がNos強化株におけるN2OR活性上昇の原因であること、(2)本遺伝子はB. japonicumの脱窒系においてnosZだけでなくnapAの転写制御に関与している新規転写制御因子であること、(3)NasTタンパク質による根粒菌脱窒の遺伝子発現促進をnasS産物が負に制御することが明らかとなった。本年度は、まずnasST介在nosZ遺伝子発現誘導の硝酸濃度プロファイル解析を行った。種々の濃度の硝酸および亜硝酸添加条件下のnosZおよびnapEの遺伝子発現の比較を行ったところ、細胞レベルのNasSTシステムの硝酸感受の臨界濃度は、50uM付近であり、ダイズ根圏における硝酸濃度より高いことが分かった。したがって、植物根圏において、NasS変異によりN2O還元酵素活性を上昇させられる科学的根拠が明らかとなった。また、次世代シーケンサーを用いたnasST変異体の網羅的な遺伝子発現解析の準備を行った。具体的には、野生株およびnasS変異株を好気条件で培養した細胞からRNAを抽出後、cDNAを作成し、次世代シーケンサーのRNA-seqによる発現解析系を確立した。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] The nitrate-sensing NasST system regulates nitrous oxide reductase and periplasmic nitrate reductase in Bradyrhizobium japonicum.2014

    • 著者名/発表者名
      Sanchez, C., M. Itakura, T. Okubo, T. Matsumoto, H. Yoshikawa, A. Gotoh, M. Hidaka, T. Uchida, and K. Minamisawa.
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 16 号: 10 ページ: 3263-3274

    • DOI

      10.1111/1462-2920.12546

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linked expression of nap and nos genes in a Bradyrhizobium japonicum mutant with increased N_2O reductase activity.2013

    • 著者名/発表者名
      Sanchez C, Itakura M, Mitsui H, Minamisawa K.
    • 雑誌名

      Appl. Environ. Microbiol.

      巻: 79(13) 号: 13 ページ: 4178-4180

    • DOI

      10.1128/aem.00703-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitigation of nitrous oxide emissions from soils by Bradyrhizobium japonicum inoculation.2013

    • 著者名/発表者名
      Itakura M, Uchida Y, Akiyama H, Takada-Hoshino Y, Shimomura Y, Morimoto S, Tago K, Wang Y, Hayakawa C, Uetake Y, Sanchez C, EdaS, Hayatsu M, Minamisawa K.
    • 雑誌名

      Nature Climate Change

      巻: 3 号: 3 ページ: 208-212

    • DOI

      10.1038/nclimate1734

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The nitrate-sensing NasST system regulates nitrous oxide reductase in Bradyrhizobium japonicum.2014

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sánchez, Manabu Itakura, Takashi Okubo, Takashi Matsumoto, Hirofumi Yoshikawa, Aina Gotoh, Masafumi Hidaka, Takafumi Uchida, Kiwamu Minamisawa
    • 学会等名
      15th International Symposium on Microbial Ecohogy
    • 発表場所
      Coex Convention Center, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Anovel regulation system for transcription of nos and nap genes in Bradyrhizobium japonicum2013

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sanchez, Manabu Itakura, Hisayuki Mitsui, Kiwamu Minamisawa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nitrification (ICoN3)第3回国際硝化会議
    • 発表場所
      Chuo University(中央大学、東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A novel regulation system for transcription of nos genes in Bradyrhizobium japonicum2013

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sanchez, Manabu Itakura, Hisayuki Mitsui, Kiwamu Minamisawa
    • 学会等名
      植物微生物研究会第23回研究交流会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A novel regulation system for transcription of nos and nap genes in Bradyrhizobium japonicum.2013

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sanchez, Manabu Itakura, Hisayuki Mitsui, Kiwamu Minamisawa
    • 学会等名
      18th International Congress on Nitrogen Fixation in Miyazaki, Japan 第18回国際窒素固定会議
    • 発表場所
      宮崎市ワールドコンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of N_2O reduction in Bradyrhizobium japonicum mutants with increased N_2O reductase activity2013

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sanchez Gomez
    • 学会等名
      日本農芸化学会2013年度大会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of N_2O reduction in Bradyrhizobium japonicum mutants with increased N_2O reductase activity2012

    • 著者名/発表者名
      Cristina Sanchez Gomez
    • 学会等名
      17th European Nitrogen Cycle Meeting
    • 発表場所
      Oslo, Norway
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] N2O還元能が強化された根粒菌及びN2Oの除去方法2013

    • 発明者名
      南澤究、板倉学、Cristina Sanchez Gomez、吉川博文
    • 権利者名
      南澤究、板倉学、Cristina Sanchez Gomez、吉川博文
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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