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EPS生産性窒素固定エンドファイトによるイネの生育促進と分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 18J12765
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 作物生産科学
研究機関名古屋大学

研究代表者

新庄 莉奈  名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードイネ / エンドファイト / 窒素固定 / EPS / Burkholderia
研究実績の概要

本年度は、Burkholderia vietnamiensis RS1株により促進される窒素形態を明らかにするため、硝酸を15Nでラベルした硝酸アンモニウムを施用し、非接種区とRS1株接種区で15Nの吸収量を比較した。その結果、RS1を接種したイネでは非接種区のイネと比べて、硝酸態窒素をより多く吸収していることが明らかになった。一方アンモニア態ではそのような増加が見られなかった。このことからRS1株を接種したイネでは、特に硝酸態窒素の吸収が促進されていることが示された。
またB. vietnamiensis RS1株は、高酸素濃度に応答してEPSを生産し、液体培地を固化させる性質を持つ。RS1株におけるEPS生成と窒素固定活性の関連性を明らかにするため、大気酸素濃度条件でEPSを生産しない変異株を作出した。RS1株のゲノムへトランスポゾン配列をランダムに挿入し変異体群を作出した。これら変異体群のスクリーニングの結果、大気酸素濃度条件下でも液体培地を固化しない1変異体が選抜された。この変異体では、野生株と比較して、窒素固定活性(ARA)および窒素固定関連遺伝子(nifH、 nifD、 nifK)の発現が顕著に低下していた。さらにインバースPCR法によってトランスポゾン挿入部位を調べたところ、膜タンパク質であるDsbDをコードする遺伝子(dsbD)にトランスポゾンが挿入されていることが明らかとなった。以上の結果からdsbD遺伝子がEPSの生成や分泌に関与し、酸素存在下におけるin vitroでの窒素固定活性の維持に不可欠であることが示唆された。またこのdsbD変異株をイネに接種したところ、イネ根への侵入、硝酸体窒素の吸収促進、および生育促進がRS1株(野生株)と比較して顕著に低下し、dsbD遺伝子がイネへの感染および生育促進に深く関与している可能性が示された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of the mechanisms underlying enhanced growth and root N acquisition in rice by the endophytic diazotroph, Burkholderia vietnamiensis RS12020

    • 著者名/発表者名
      Shinjo R, Tanaka A, Sugiura D, Suzuki T, Uesaka K, Takebayashi Y, Kojima M, Sakakibara H, Takemoto D, Kondo M
    • 雑誌名

      Plant and Soil

      巻: 450 号: 1-2 ページ: 537-555

    • DOI

      10.1007/s11104-020-04506-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mass-producible disposable needle-type ion-selective electrodes for plant research. RSC Advances.2019

    • 著者名/発表者名
      Miah MA, Nakagawa Y, Tanimoto R, Shinjo R, Kondo M, Suzuki H
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 52 ページ: 30309-30316

    • DOI

      10.1039/c9ra05477d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Burkholderia vietnamiensis Strain RS1, a Nitrogen-Fixing Endophyte Isolated from Sweet Potato2018

    • 著者名/発表者名
      Shinjo R, Uesaka K, Ihara K, Sakazaki S, Yano K, Kondo M, Tanaka A
    • 雑誌名

      eCollection

      巻: 7 号: 3

    • DOI

      10.1128/mra.00820-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Physiological and molecular mechanisms of enhanced rice root development inoculated with Burkholderia vietnamiensis2019

    • 著者名/発表者名
      Shinjo R, Tanaka A, Suzuki T, Takemoto D, Kondo M
    • 学会等名
      18th Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contributions of extracellular polysaccharides to nitrogen fixation in Burkholderia vietnamiensis”2019

    • 著者名/発表者名
      Shinjo R, Tanaka A, Kondo M
    • 学会等名
      5th Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素固定エンドファイトのイネへの定着性およびその接種効果2018

    • 著者名/発表者名
      新庄莉奈、田中愛子、近藤始彦
    • 学会等名
      第245回作物学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Burkholderia vietnamiensis による生育促進効果の植物種間差異2018

    • 著者名/発表者名
      新庄莉奈、田中愛子、近藤始彦
    • 学会等名
      第28回植物微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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