リゾビトキシン生産能付与による微生物感染促進技術の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11556012
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南澤 究 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)
• 研究分担者: 江面 浩 筑波大学, 農林学系・遺伝子実験センター, 助教授 (00332552)
• キーワード: 根粒菌 / エチレン / リゾビトキシン / デサチュラーゼ

研究概要

本研究の目的は、(1)ダイズ根粒菌Bradyrhizobium elkaniiの生産する天然のエチレン生合成阻害剤リゾビトキシン(RT)に注目し、その生合成経路を生化学・遺伝学的に解明すること、(2)そのリゾビトキシン生産遺伝子群の導入によってリゾビトキシン生合成能を付与した有用細菌を作出することにある。平成14年度は以下のような成果が得られた。
B.elkaniiのカナマイシンカセット挿入変異株および親株の無細胞抽出液を用いて、rtxA遺伝子産物の酵素活性を検出することに成功し、基質としてO-アセチルホモセリンとO-スクシニルホモセリンを利用するジヒドロリゾビトキシン合成酵素であることが明かとなった。染色体上のrtxC遺伝子の破壊株は、Free-livingおよび共生で、ジヒドロリゾビトキシンのみを集積し、クロロシスおよび競合的根粒形成促進作用を失うことから、ジヒドロリゾビトキシンに炭素2種結合を導入し、リゾビトキシンを生成するデサチュラーゼであることが明かとなった。
Tn5由来のカナマイシン耐性遺伝子プロモーターにrtxA, rtxC連結した広宿主域ぷプラスミドをAgrobacterium tumefaciensおよびBradyrhizobium japonicumに導入したがリゾビトキシンは生産しなかった。その原因を探るために、RtxA抗体によるWestern解析を行ったところ、導入菌では、RtxAタンパクは作られていなかった。そこで、現在導入遺伝子の発現について検討を行い、対策を検討している。
以上のように、リゾビトキシンの生合成については、少なくともrtxA, rtxC遺伝子が必須であることや前駆物質の一部を明らかにすることができたが、リゾビトキシン生合成能を付与した異種の細菌を作製する面では、引き続き検討が必要であるという結論となった。

研究成果

• [文献書誌] Minamisawa K. et al.: "Horizontal transfer of nodulation genes in soils and microcosms from Bradyrhizobium japonicum to B. elkanii"Microbe. Environ.. 17. 82-90 (2002)
• [文献書誌] Kaneko, T. et al.: "Compete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110"DNA Research. 9. 189-197 (2002)
• [文献書誌] Sameshima, R. et al.: "Phylogeny and distribution of extra-slow-grwoing Bradyrhizobium japonicum harboring hugh copy numbers of RS-aplha, RS-beta, and IS1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Okazaki et al.: "Quantitative and time-course evaluations on nodulation competitiveness of rhizobitoxine-producing Bradyrhizobium elknaii"FEMS Microbiol. Ecol.. (第1回審査後改訂稿作成中). (2003)
• [文献書誌] Takahasi et al.: "Detection of ethylene receptor protein Cm-ERS1 during fruit development in melon (Cucumis melo L.)"Journal of Experimental Botany. 53. 415-422 (2002)
• [文献書誌] Kaneko, T., Saeki, T., Minamisawa, K.: "Genome analysis of Mesorhizobium loti : A symbiotic partner to Lotus japonicus. In Biotechnology in Agriculture and Forestry"Springer-Verlag, Heidelberg (in press). 203-216 (2003)