超近縁菌比較ゲノムによるブラディリゾビウム属細菌の植物共生システムの解明

• 研究課題/領域番号: 23658057
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南澤 究 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70167667)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 共生 / ゲノム比較 / 根粒菌 / Bradyrhizobium / 窒素固定 / 土壌低栄養細菌 / タンパク質分泌系 / エンドファイト / 比較ゲノム / 土壌微生物

研究概要

ダイズ根粒菌に近縁な細菌の中で、植物共生表現型が異なる「超近縁菌」のゲノム比較により、新規な共生機構を解明した。土壌低栄養細菌S23321株は共生アイランドが転移する前の祖先型ゲノムであった。一方、土壌低栄養細菌Agromonas oligotrophicaは共生アイランドを持たないが、クサネムに根粒と茎粒を形成する共生窒素固定細菌であった。ダイズ根粒菌USDA122株はタンパク質分泌系によりRj2ダイズに共生不和合性を起こすことが分かり、マメ科植物と根粒菌の進化上のせめぎ合いが明らかとなった。以上のように、微生物―植物相互作用の解明ために「超近縁菌比較ゲノム」の戦略が大変有効であった。

研究成果

• [雑誌論文] A Rice Gene for Microbial Symbiosis, Orysa sativa CCaMK, Reduces CH_4 Flux in a Paddy Field with Low Nitrogen Input (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhihua Bao, Aya Watanabe, Kazuhiro Sasaki, Takashi Okubo, Takeshi Tokida, Dongyan Liu, Seishi Ikeda, Haruko Imaizumi-Anraku, Susumu Asakawa, Tadashi Sato, Hisayuki Mitsui, Kiwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: VOL.80 号: 6 ページ: 1995-2003
  • DOI: 10.1128/aem.03646-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Nitrogen Fertilization Adapts Rice Root Microbiome to Low Nutrient Environment by Changing Biogeochemical Functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Seishi Ikeda, Kazuhiro Sasaki, Takashi Okubo, Akifumu Yamashita, Kimihiro Terasawa, Zhihua Bao, Dongyan Liu, Takeshi Watanabe, Jun Murase, Susumu Asakawa, Shima Eda, Hisayuki Mitsui, Tadashi Sato, and Kiwamu Minamisawa
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 29 号: 1 ページ: 50-59
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME13110
  • NAID: 130003390907
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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] Genome Analysis Suggests that the Soil Oligotrophic Bacterium Agrmonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) Is a Nitrogen-Fixing Symbiont of Aeschynomene indica. (2013)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 79 号: 8 ページ: 2542-2551
  • DOI: 10.1128/aem.00009-13
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Bradyrhizobium-Aeschynomene mutualism : living testimony of the ancient world or highly evolved state? (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 53 号: 12 ページ: 2000-2007
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of <i>Bradyrhizobium</i> sp. S23321: Insights into Symbiosis Evolution in Soil Oligotrophs (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 27 号: 3 ページ: 306-315
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME11321
  • NAID: 10030869620
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic diversity, symbiotic evolution, and proposed infection process of Bradyrhizobium strains isolated from root nodules of Aeschynomene americana L. in Thailand. (2012)
  • 著者名/発表者名: Noisangiam R.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 78 号: 17 ページ: 6236-6250
  • DOI: 10.1128/aem.00897-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pyrosequence Read Length of 16S rRNA Gene Affects Phylogenetic Assignment of Plant-associated Bacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 27 号: 2 ページ: 204-208
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME11258
  • NAID: 10030432208
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of the soybean symbionts Bradyrhizobium japonicum strain USDA6T (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, T.
  • 雑誌名: Genes 巻: 2 号: 4 ページ: 763-787
  • DOI: 10.3390/genes2040763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrate-dependent N2O emissions from intact soybean nodues via denitrification by Bradyrhizobium japonicum bacteroids (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiyama, J
  • 雑誌名: Applied Environmental Microbiology 巻: 77 号: 24 ページ: 8787-8790
  • DOI: 10.1128/aem.06262-11
  • 査読あり
• [学会発表] 共生アイランド獲得は根粒菌ゲノムの品質低下の危険を招く (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯田隆之、板倉学、伊沢剛、鮫島玲子、大久保卓、三井久幸、柿崎芳里、南澤究
  • 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] Analysis of symbiotic phenotypes of an effector gene unique to Bradyrhizobium japonicum USDA122 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Suzuki, Cristina Sa^^'nchez, Kaori Kakizaki-Chiba, Takakazu Kaneko, Shusei Sato, Takahiro Tsukui, Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
• [学会発表] Soybean symbiosis with Bradyrhizobium japonicum: Evolution and global warming (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: The 22th North American Conference on Symbiotic Nitrogen Fixation 北米窒素固定会議
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 招待講演
• [学会発表] ダイズ根粒菌のゲノムバリエーション：マッピングによる挿入配列コピー数の推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田 隆之、柿崎 芳里、板倉 学、 南澤 究
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Genome analysis suggests that the soil oligotrophic bacterium Agromonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) is a nitrogen-fixing symbiont of Aeschynomene indica (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo, Shohei Fukushima, Manabu Itakura, Kenshiro Oshima, Aphakorn Longtonglang, Neung Teaumroong, Hisayuki Mitsui, Masahira Hattori, Reiko Hattori, Tsutomu Hattori, Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
• [学会発表] Soil oligotrophic bacterium, Agromonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) is nitrogen-fixing symbiont of Aeschynomene indica as suggested by genome analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo, Shohei Fukusima, Manabu Itakura, Kenshiro Ohshima, Aphakorn Longtonlang, Neung Teaumroong, Hisayuki Mitsui, Masahira Hattori, Reiko Hattori, Tsutomu Hattori, and Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: The 2nd Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phuket, Thailand
• [学会発表] ダイズ根粒菌Type III分泌系によるRj2 ダイズ共生不和合性の誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津久井隆裕, 江田志磨, 金子貴一, 佐藤修正, 岡崎伸, 柿崎(千葉)芳里, 板倉学, 三井久幸, 南澤 究
  • 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] 土壌低栄養細菌Agromonas oligotrophica S58^T のゲノム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保卓, 大島健志朗, 三井久幸, 服部勉, 服部正平, 南澤 究
  • 学会等名: 第6回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] What does community analysis of plant-associated microbes tell us? (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: XV International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions (Invited speaker)
  • 発表場所: Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] N2O emission from soybean rhizosphere depends on denitrification by Bradyrhizobium japonicum and other soil microbes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
• [学会発表] Isolation and characterization of Aurantimonas species responded to legume nodulation genonotypes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mizue Anda
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
• [学会発表] Metagenome and microscopic analyses for plant-associated microbes towards sustainable agriculture (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo
  • 学会等名: 第28回微生物生態学会 (Invited speaker)
  • 発表場所: 豊橋
  • 招待講演
• [学会発表] 光合成Bradyrhizobium とBurkholderia kururiensis のイネへの接種効果と組織局在性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福島翔平
  • 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] ダイズ根粒菌Type III 分泌系によるRj2 ダイズ共生不和合性の誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津久井隆裕
  • 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] Nitrogen and plant－associated microbes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: The 2nd Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation. (Invited oral speaker in plenary Lecture)
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] Soil oligotrophic bacterium, Agromonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) is nitrogen-fixing symbiont of Aeschynomene indica as suggested by genome analysis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo
  • 学会等名: The 2nd Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phuket, Thailand
• [学会発表] Colonization of phyosynthetic Bradyshiobium and Burkholderia kururiensis in rice plant. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shohei Fukusima
  • 学会等名: The 2nd Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phuket, Thailand
• [学会発表] 「植物共生微生物の多様性と機能」根粒菌とエンドファイトによる物質循環と宿主相互作用． (2012)
  • 著者名/発表者名: 南澤 究
  • 学会等名: (株)コンポン研究所 植物技術講演会(招待講演)
  • 発表場所: （株）コンポン研究所 （名古屋）
• [学会発表] 土壌低栄養細菌Agromonas oligotrophica S58Tのゲノム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保 卓
  • 学会等名: 第6回日本ゲノム日生物学会年会
  • 発表場所: 立教大学池袋キャンパス （東京）
• [学会発表] 農耕地生態系における微生物群集構造の変動法則の理解から作物生産への貢献を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 南澤 究
  • 学会等名: 日本学術会議と土壌肥料学会共同シンポジウム 「作物生産に対する土壌微生物の貢献」(招待講演)
  • 発表場所: エポカルつくば（つくば国際会議場）（つくば）
• [学会発表] シンポジウム 植物共生微生物の多様性研究とその社会貢献． (2011)
  • 著者名/発表者名: 南澤 究
  • 学会等名: 第27回日本微生物生態学会大会(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学北部キャンパス農学部総合館（京都）