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宿主植物細胞内で機能する根粒菌分泌タンパクの探索と共生成立の分子モニター系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13640653
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 植物生理
研究機関鹿児島大学

研究代表者

阿部 美紀子 (2003)  鹿児島大学, 理学部, 教授 (00107856)

内海 俊樹 (2001-2002)  鹿児島大学, 理学部, 助教授 (20193881)

研究分担者 鈴木 章弘  鹿児島大学, 理学部, 助手 (50305108)
内海 俊樹  鹿児島大学, 理学部, 助教授 (20193881)
阿部 美紀子  鹿児島大学, 理学部, 教授 (00107856)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2003年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2002年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2001年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード根粒菌 / ミヤコグサ / アレイ解析 / ヘモグロビン / 遺伝子発現 / プロモーター / アグロバクテリウム / 形質転換 / アレイ
研究概要

本研究では、根粒菌と宿主植物の遺伝子発現調節機構を解明することを最終目標として、根粒菌のバクテロイド化による遺伝子発現の変化を把握すると同時に、根粒菌に対する宿主植物の遣伝子発現応答を容易にモニターできるシステムの構築を目指した。ミヤコグサとその根粒菌をモデル共生系として使用した。
(1)根粒菌ゲノムアレイによる遺伝子発現の解析と遺伝子破壊
培養菌体と根粒細胞内のバクテロイドでの遺伝子発現について、ミヤコグサ根粒菌の全ゲノムアレイを使用して網羅的に解析した。その結果、バクテロイドは、あたかも植物の細胞小器官のような状態となり、共生窒素固定に専念していることが明らかとなった。バクテロイドで最も転写活性の高かったACCデアミナーゼの遺伝子破壊株と野生株との混合接種などの実験結果から、ACCデアミナーゼは、根粒着生時の競合性に関与していることが明らかとなった。
(2)形質転換ミヤコグサによる共生型ヘモグロビンのプロモーター解析
共生型ヘモグロビンのプロモーター領域とGFP構造遺伝子との融合遺伝子(Ljpro/GFP)を構築し、Agrobacteriumを介してミヤコグサへ導入した。Ljpro/GFPを保持する形質転換体にミヤコグサ菌を接種した場合、根の表皮には、菌の接種に応答してGFPが発現したと思われる細胞が点在していた。本実験系を使用することにより、グロビン遺伝子は根粒菌が侵入していない細胞でも発現応答することを視覚的に検出可能であった。さらに、その応答強度、応答細胞の分布を容易に把握することが可能であり、本実験系の特徴と有用性を示すことができた。根粒菌接種に対する融合遺伝子の発現は、内在性の共生型ヘモグロビン遺伝子より鋭敏に応答している可能性が示された。検討の余地はあるものの、根粒菌の接種に応答して発現する宿主遺伝子のモニターシステムを構築することができた。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] Akihiro Suzuki: "Control of nodule number by the phytohormone abscisic acid in the roots of two leguminous species."Plant and Cell Physiology. 45(印刷中). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshiki Uchiumi: "Expression islands clustered on symbiosis island of Mesorhizobium loti genome."Journal of Bacteriology. 45. 2439-2448 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ngom Amy: "A novel symbiotic nitrogen-fixing member of Ochrobactrum isolated from root nodule of Acacia tree."Journal of General and Applied Microbiology. 50. 17-27 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 内海俊樹: "アグロバクテリウムが根粒を作る-病原菌と共生菌を渡り歩く根粒菌の共生プラスミド-"植物細胞工学シリーズ「新版分子レベルからみた植物の耐病性」(秀潤社). 19. 82-85 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chiharu Tani: "Isolation of endophytic Frankia from root nodules of Casuarina equsetifolia and infectivity to host plants."Soil Science and Plant Nutrition. 9. 137-142 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshiki Uchiumi: "Expression of symbiotic and nonsymbiotic globin genes responding to microsymbionts on Lotus japonicus."Plant and Cell Physiology. 43・11. 1351-1358 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takakazu Kaneko: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110,"DNA Research. 9. 189-197 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jenet B.Fuentes: "Symbiotic root nodule bacteria isolated from yam bean (Pachyrhizuserosus)"Journal of General and Applied Microbiology. 48. 181-191 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 内海俊樹: "共生窒素固定研究の最新情報(9)-再び植物と根粒菌の相互関係-"農業技術. 58・3. 133-138 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 鈴木章弘: "共生窒素固定研究の最新情報(4)-根粒形成の分争生物学的考察-"農業技術. 57・10. 456-462 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Suzuki: "Cloning and expression of a down-regulated gene (TrEnodDRI) of white clover responded by the nod genes derived from Rhizobium leguminosarum bv.trifolii strain 4S"Gene. 266. 77-84 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki, A., Akune, M., Kogiso, M., Imagama, Y., Osuki, K., Uchiumi, T., Higashi, S., Han, S.Y., Yoshida, S., Asami, T., Abe, M.: "Control of nodule number by the phytohormone abscisic acid in the roots of two leguminous species."Plant Cell Physiol.. 45(in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uchiumi, T., Oowada, T., Itakura, M., Mitsui, H., Nukui, N., Dawadi, P., Kaneko, T., Tabata, S., Yokoyama, T., Tejima, K., Saeki, K., Oomori, H., Hayashi, M., Maekawa, T., Sriprang, R., Murooka, Y., Tajima, S., Simomura, K., Nomura, M., Suzuki, A., Shimoda, Y., Sioya, K., Abe, M., Minamisawa, K.: "Expression islands clustered on symbiosis island of Mesorhizobium loti genome."J.Bacteriol.. 45. 2439-2448 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ngom, A., Nakagawa, Y., Sawada, H., Tsukahara, J., Wakabayashi, S., Uchiumi, T., Nuntagij, A., Kotepong, S., Suzuki, A., Higashi, S., Abe, M.: "A novel symbiotic nitrogen-fixing member of Ochrobactrum isolated from root nodule of Acacia tree."J.Gen.Appl.Microbiol.. 50. 17-27 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tani, C., Sasakawa, H., Takenouchi, K., Abe, M., Uchiumi, T., Suzuki, A., Higashi, S.: "Isolation of endophytic Frankia from root nodules of Casuarina equisetifolia and infectivity to host plants."Soil Sci.Plant.Nutri.. 9. 137-142 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kaneko, T., Nakamura, Y., Sato, S., Minamisawa, K., Uchiumi, T., Sasamoto, S., Watanabe, A., Idesawa, K., Iriguchi, M., Kawashima, K., Kohara, M., Matsumoto, M., Shimpo, S., Tsuruoka, H., Wasa, T., Yamada, M., Tabata, S.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDAI 110."DNA Res.. 9. 189-197 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kaneko, T., Nakamura, Y., Sato, S., Minamisawa, K., Uchiumi, T., Sasamoto, S., Watanabe, A., Idesawa, K., Iriguchi, M., Kawashima, K., Kohara, M., Matsumoto, M., Shimpo, S., Tsuruoka, H., Wasa, T., Yamada, M., Tabata, S.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (Supplement)."DNA Res.. 9. 225-256 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uchiumi, T., Shimoda, Y., Suzuki, A., Tsuruta, T., Mukoyoshi, Y., Suzuki, A., Senoo, K., Sato, S., Kato, T., Tabata, S., Higashi, S., Abe, M.: "Expression of symbiotic and nonsymbiotic globin genes responding to microsymbionts on Lotus japonicus."Plant Cell Physiol.. 43. 1351-1358 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fuentes, J., Abe, M., Uchiumi, T., Higashi, S.: "Symbiotic root nodule bacteria isolated from yam bean (Pachyrhizus erosus)."J.Gen.Appl.Microbiol.. 48. 181-191 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki, A., Kobayashi, F., Abe, M., Uchiumi, T., Higashi, S.: "Cloning and expression of a down-regulated gene (TrEnodDR1) of white clover responded by the nod genes derived from Rhizobium leguminosarum bv. trifolii strain 4S."Gene. 266. 77-84 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshiki Uchiumi: "Expression islands clustered on symbiosis island of Mesorhizobium loti genome"Journal of Bacteriology. 45(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Amy Ngom: "Ochrobactrum sp.a novel nitrogen-fixing symbiont of Acacia tree"Journal of General and Applied Microbiology. 50(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Chiharu Tani: "Isolation of endophytic Frankia from root nodules of Casuarina equisetifolia and infectivity to host plants"Soil Science and Plant Nutrition. 9. 137-142 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 内海 俊樹: "アグロバクテリウムが根粒を作る-病原菌と共生菌を渡り歩く根粒菌の共生プラスミド-"植物細胞工学シリーズ19「新版 分子レベルからみた植物の耐病性」(秀潤社). 82-85 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Toshiki Uchiumi: "Expression of symbiotic and nonsymbiotic globin genes responding to microsymbionts on Lotus japonicus"Plant and Cell Physiology. 43・11. 1351-1358 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takakazu Kaneko: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium iaponicum USDA110"DNA Research. 9. 189-197 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Jenet B.Fuentes: "Symbiotic root nodule bacteria isolated from yam bean (Pachyrhizus erosus)"Journal of General and Applied Microbiology. 48. 181-191 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 内海俊樹: "共生窒素固定研究の最新情報(9) -再び植物と根粒菌の交互関係-"農業技術. 58・3. 133-138 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木章弘: "共生窒素固定研究の最新情報(4) -根粒形成の分子生物学的考察-"農業技術. 57・10. 456-462 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro Suzuki: "Cloning and expression of a down-regulated gene (TrEnodDR1) of white clover responded by the nod genes derived from Rhizobium leguminosarum bv.trifolii strain 4S"Gene. 266. 77-84 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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