C1微生物のレアアース依存型細胞機能を活用した新奇な作物生育促進技術の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03949
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 中川 智行 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70318179)
• 研究分担者: 清水 将文 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (60378320)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: Methylobacterium属 / Bradyrhizobium属 / レアアース / シロイヌナズナ

研究実績の概要

本年度は、メチロバクテリウム属細菌GM97株のREE依存的にコロニーが増大する分子機構について詳細な解析を行った。GM97株はSm依存的にコロニー系を増大させるが、その機構は細胞の増大ではなく、細胞増殖の促進であることが明らかとなった。また、その細胞応答を完全合成培地で再現することができた。
一方、ダイズ等の根粒作物の生育に欠かせない根粒菌Bradyrhizobium属細菌のREE応答について解析し、根粒菌はREEの取り込みをメタノール依存的に誘導し、その誘導はREE種によっても制御されていることを示すことができた。また、根粒菌のREE依存型メタノール代謝酵素群をコードするxoxオペロンを示し、その詳細な発現制御について示すことができた。特に、Bradyrhizobium sp. Ce-3株はBradyrhizobium属のClade2に属し、xoxオペロンに関する遺伝子群は、REEとメタノールの両方が揃って初めて発現が行われることを示すことができた。
また、シロイヌナズナの成長を促進させる能力を持つメチロバクテリウム属細菌AS15株とAS24株を選抜し、その植物成長促進作用について解析を行った。これら菌株はシロイヌナズナの生育、特に根の成長を大きく促進する能力をもつことから、これら植物の成長を促進させる十分な能力をもちあわせていることを示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Discovery of lanthanide-dependent methylotrophy and screening methods for lanthanide-dependent methylotrophs (2021)
  • 著者名/発表者名: Tani Akio、Mitsui Ryoji、Nakagawa Tomoyuki
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 650 ページ: 1～18
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2021.01.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of lanthanide-dependent methanol oxidation pathway in the legume symbiotic nitrogen-fixing bacterium Bradyrhizobium sp. strain Ce-3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Pastawan Viagian、Suganuma Soya、Mizuno Kosuke、Wang Lun、Tani Akio、Mitsui Ryoji、Nakamura Kohei、Shimada Masaya、Hayakawa Takashi、Fitriyanto Nanung Agus、Nakagawa Tomoyuki
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 130 ページ: 582～587
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2020.07.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preference for particular lanthanide species and thermal stability of XoxFs in Methylorubrum extorquens strain AM1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Lun、Hibino Ayumi、Suganuma Souya、Ebihara Akio、Iwamoto Satoshi、Mitsui Ryoji、Tani Akio、Shimada Masaya、Hayakawa Takashi、Nakagawa Tomoyuki
  • 雑誌名: Enzyme and Microbial Technology 巻: 136 ページ: 109518～109518
  • DOI: 10.1016/j.enzmictec.2020.109518
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biological Function of Lanthanide in Plant-Symbiotic Bacteria: Lanthanide-Dependent Methanol Oxidation System (2020)
  • 著者名/発表者名: Pastawan Viagian、Agus Fitriyanto Nanung、Nakagawa Tomoyuki
  • 雑誌名: Reviews in Agricultural Science 巻: 8 ページ: 186～198
  • DOI: 10.7831/ras.8.0_186
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lanthanide-Dependent Methanol and Formaldehyde Oxidation in Methylobacterium aquaticum Strain 22A (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanpirat Patcha、Nakatsuji Yukari、Hiraga Shota、Fujitani Yoshiko、Izumi Terumi、Masuda Sachiko、Mitsui Ryoji、Nakagawa Tomoyuki、Tani Akio
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 822～822
  • DOI: 10.3390/microorganisms8060822
  • 査読あり / オープンアクセス