緑肥植物と窒素固定菌の共生系をモデルとした共生工学のための育種研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455380
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 室岡 義勝 大阪大学, 工学部, 教授 (60029882)
• 研究分担者: 山田 隆 広島大学, 工学部, 教授 (40230461) ; 山下 光雄 大阪大学, 工学部, 助手 (40220347) ; 金子 嘉信 大阪大学, 工学部, 助教授 (90161182)
• キーワード: 根粒形成 / 共生 / 窒素固定 / レンゲソウ / 植物遺伝子 / 根粒菌

研究概要

緑肥植物のレンゲソウとそれに感染して根粒を形成する根粒菌をモデル材料として、1)細菌の根粒形成系と窒素固定系遺伝子群を同定し、2)その複雑な調節系を解明する。3)特に、根粒形成系は、根粒菌側のみならず、その共生相手の植物側の応答遺伝子群についても同定する。この研究と平行して、4)窒素固定効率の向上を目的として、エネルギー回転効率に関与する外来水素還元酵素の遺伝子を根粒菌に導入する。さらに、5)根粒形成能の向上と宿主域の拡大に関わる遺伝子群を探り、これらの知見を基に、6)共生工学としてのモデル作りを行うことを目的とした。
1.根粒菌の根粒形成系遺伝子群および窒素固定系遺伝子群:
以前、緑肥植物レンゲソウの根粒形成に関与する遺伝子群及び窒素固定に関与する遺伝子群が、レンゲソウ根粒菌(Rhizobium huakuii bv.renge)の持つ巨大プラスミド(約450kb)上にコードされていることを突き止めた。そこで、この巨大プラスミドの遺伝子ライブラリーを作成した。このライブラリーを用いて、約100kbの制限地図を作成した。
2。緑肥植物、レンゲソウ、の根粒形成遺伝子群の同定:
宿主側緑肥植物、レンゲソウ(Astragallus sinicus cv.Japan)を根粒菌で感染させ、水耕栽培で大量培養し、その根毛と根粒からmRNAを分離し、cDNAを大腸菌にクローニングした。根粒菌感染と非感染cD NAをサブストラクション法により識別し、10種類以上の根粒形成にかかわる根毛内遺伝子を分離した。その内2種類は新規遺伝子であることが分かった。