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本研究は、マメ科植物Sesbanis rostrata(セスバニア)-根粒菌Azorhizopbium caulinodansの共生系において、「窒素固定期間を長くし」、かつ、根粒菌が進化させた「ATP利用効率の最適化」を敢えて「非効率化」することにより、この共生系のリン酸要求量を増大させることを目的としている。「根粒の寿命に関与するであろうphrR様遺伝子の機能解析」および「ATP依存型・非依存型のカリウム・リン酸輸送系制御の解析」を行うことでA. caulinodansの茎粒内での生存戦略およびATP消費節約戦略に関する新たな知見を見いだす基礎的研究を実行する。
本年度はphrR様遺伝子(praR遺伝子と命名)にコードされる推定転写因子の機能解明に集中した。A. caulinodansのゲノム上には、ゾウリムシ内生菌の宿主殺傷能に関与することで知られるR-bodyをコードするreb遺伝子群が存在している。A. caulinodansのpraR遺伝子を破壊するとreb遺伝子群が高発現することから、parR遺伝子はreb遺伝子群の発現抑制に関与すると考えられた。また、reb遺伝子群が高発現しているpraR破壊株がセスバニア宿主細胞を攻撃するのに対して、reb遺伝子群・praR遺伝子の二重破壊株は宿主細胞を攻撃しないことが判明し、A. caulinodansのreb遺伝子群もゾウリムシ内生菌と同様に宿主殺傷能に関わっていることを明確にした。これまでreb遺伝子群はゾウリムシ内生菌のみでしか着目されていない存在であったが、昨今のゲノム解析によりreb遺伝子群を保有する細菌の多くは動植物病原菌であることが分かってきており、その存在意義が議論されるようになってきた。本研究の成果は、reb遺伝子群の機能の普遍性を提唱する初めての内容である。
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