マメ科植物との共生窒素固定の成立に必要な根粒菌の細胞機能

• 研究課題/領域番号: 22380048
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 三井 久幸 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40261466)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2010年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 共生窒素固定 / 共生 / 根粒菌 / 鉄硫黄タンパク質 / 窒素固定 / 植物微生物相互作用 / シグマ因子 / ストレス応答 / 鉄イオウタンパク質 / 変異株 / マメ科 / 発現制御 / 遺伝学 / サプレッサー変異

研究成果の概要

根粒菌はマメ科植物種に根粒形成を誘導し、その細胞内に感染して窒素固定を行う。本研究では、アルファルファ根粒菌を材料に用い、そのヒートショック応答と共生窒素固定に必須な役割を持つシグマ因子RpoH1の制御を受ける遺伝子の中から、機能未知遺伝子SMc00302（sufTと命名）が共生窒素固定に必須であることを見つけた。その解析の結果、SufTは、原核・真核両方に普遍的な補因子である鉄・硫黄クラスターの生合成効率を、細胞内鉄条件に応じて正に制御する因子であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] The type III Secretion System of Bradyrhizobium japonicum USDA122 mediates symbiotic incompatibility with Rj2 soybean plants (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukui T, Eda S, Kaneko T, Sato S,Okazaki S, Kakizaki-Chiba K, Itakura M,Mitsui H, Yamashita A, Terasawa K,Minamisawa K
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol 巻: 79 号: 3 ページ: 1048-1051
  • DOI: 10.1128/aem.03297-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Mesorhizobium loti Genes Relevant to Symbiosis by Using Signature-Tagged Mutants (2011)
  • 著者名/発表者名: Borjigin, N.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 26 号: 2 ページ: 165-171
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME10213
  • NAID: 10029122995
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imvolvement of the SmeAB multidrug efflux pump in resistance to plant antimicrobials and contribution to nodulation competiveness in Sinorhizobium meliloti (2011)
  • 著者名/発表者名: Eda, S.
  • 雑誌名: Applied Environmental Microbial 巻: 77 号: 9 ページ: 2855-2862
  • DOI: 10.1128/aem.02858-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Mesorhizobium loti genes relevant to symbiosis by using signature-tagged mutants (2011)
  • 著者名/発表者名: Borjigin, N., Mitsui, H., 他
  • 雑誌名: Microbes Environ 巻: 26(印刷中)
  • NAID: 10029122995
  • 査読あり
• [学会発表] 根粒菌の鉄・硫黄タンパク質生合成促進因子が植物相互作用に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三井久幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 根粒菌の鉄・硫黄タンパク質生合成因子が植物共生に果たす役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三井久幸
  • 学会等名: 第9回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-08
• [学会発表] 根粒菌シグマ因子RpoH1の制御を受ける機能未知遺伝子の鉄硫黄タンパク質生合成への関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木、門屋、笠原、南澤、三井
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 根粒菌シグマ因子RpoH1の制御を受ける遺伝子が鉄イオウタンパク質生合成に果たす役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木、南澤、三井
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 川崎
• [学会発表] Search for a key target of RpoH1, the sigma factor essential for an effective symbiosis, in Sinorhizobium meliloti. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki S, Minamisawa K, Mitsui H.
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 共生窒素固定に重要な根粒菌シグマ因子RpoH1/RpoH2の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三井久幸
  • 学会等名: 第6回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 立教大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] Search for a key target of the sigma factors RpoH1/RpoH2 during symbiosis in Sinorhizobium meliloti (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsui H
  • 学会等名: 10th European Nitrogen Fixation Conference
  • 発表場所: Munich, ドイツ
• [学会発表] 根粒菌の共生窒素固定に必須なシグマ因子RpoH1レギュロン中の鍵となる遺伝子の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木祥平
  • 学会等名: 植物微生物研究会第22回研究交流会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] ミヤコグサ根粒菌の宿主植物への侵入に重要なcep遺伝子の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原智史、三井久幸, 他
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] The sigma factors RpoH1 and RpoH2 of Sinorhizobium meliloti are required for an effective nitrogen-fixing symbiosis with alfalfa (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsui, H.
  • 学会等名: 1st Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: 宮崎