2002 年度実績報告書

N_2O抑止型脱窒系構築のための根粒菌ゲノム生態学の開拓

研究課題

研究課題/領域番号	14360037
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	鮫島玲子東北大学, 大学院・生命科学研究科, 日本学術振興会特別研究員
キーワード	根粒菌 / 脱窒 / 亜酸化窒素 / nosZ
研究概要	本研究は、申請者らが蓄積してきたダイズ根粒菌の遺伝生態の知見、近年急速に発展してきた脱窒の分子生物学、微生物ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにするものである。平成14年度の研究成果は以下の通りである。ダイズ根粒菌(Bradyrhizobium japonicum, B. elkanii)の代表株について、硝酸添加条件における脱窒過程を亜硝酸、N_2O、N_2を定量したところ、一部のB. japonicumにおいて、硝酸からN_2までの完全な脱窒系が観察された。研究過程において最終産物であるN_2を測定する必要が生じ、^<15>N標識硝酸を投与し発生する^<15>N_2を質量分析計ではなく、TCDガスクロマトグラフで検出する新しい確立した。本方法は、少なくとも細菌の培養系において従来のアセチレン阻害法に代わる簡便な方法である。ゲノム情報等から得られた脱窒各過程の構造遺伝子napAB, nirK, norCB, nosZ遺伝子のサザンハイブリダイゼーションを行ったことろ、遺伝子が存在しても活性を示さない株が見い出された。nosZ遺伝子破壊株はN_2O還元酵素活性を失い、Free-livingにおけるN_2O依存性の生育能力および根粒のN_2O取込み活性も消失した。宮城県鹿島台の田畑輪換圃場の土壌および根粒(1000個)から、N_2OおよびN_2気相下で集積培養を行ったところ、表面殺菌した根粒を接種源としたN_2O気相下処理において、集積培養回数が増すにしたがって増殖速度が早くなり、N_2O還元酵素活性が高いと推定される根粒菌群を得ることができた。本年度は上記のようなダイズ根粒菌の脱窒の基本的な特徴の解析や分離を行い、発現解析やゲノム情報解析は予備的な検討のみを行った。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[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.: "Complete 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-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RS-alpha, RS-beta, and IS 1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)
[文献書誌] Okazaki.S.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] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (Supplement)"DNA Research. 9. 225-256 (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)

2002 年度 実績報告書

N_2O抑止型脱窒系構築のための根粒菌ゲノム生態学の開拓

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.: "Complete 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-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RS-alpha, RS-beta, and IS 1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)

[文献書誌] Okazaki.S.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] Kaneko, T. et al.: "Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (Supplement)"DNA Research. 9. 225-256 (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)

2002 年度実績報告書

南澤究東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (70167667)