超近縁菌比較ゲノムによるブラディリゾビウム属細菌の植物共生システムの解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23658057
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南澤 究 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70167667)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 共生 / ゲノム比較 / 根粒菌 / Bradyrhizobium / 窒素固定 / 土壌低栄養細菌 / タンパク質分泌系

研究概要

ダイズ根粒菌に近縁な細菌の中で、植物共生表現型が異なる「超近縁菌」のゲノム比較により、新規な共生機構を解明した。土壌低栄養細菌S23321株は共生アイランドが転移する前の祖先型ゲノムであった。一方、土壌低栄養細菌Agromonas oligotrophicaは共生アイランドを持たないが、クサネムに根粒と茎粒を形成する共生窒素固定細菌であった。ダイズ根粒菌USDA122株はタンパク質分泌系によりRj2ダイズに共生不和合性を起こすことが分かり、マメ科植物と根粒菌の進化上のせめぎ合いが明らかとなった。以上のように、微生物―植物相互作用の解明ために「超近縁菌比較ゲノム」の戦略が大変有効であった。

研究成果

• [雑誌論文] The type III secretion system of Bradyrhizobium japonicum USDA122 mediates symbiotic incompatibility with Rj2 soybean (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukui, T., S. Eda, T. Kaneko, S. Sato, S. Okazaki, K. Kakizaki-Chiba, M. Itakura, H. Mitsui, A. Yamashita, K. Terasawa, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 巻: 79 ページ: 1048-1051
  • DOI: 10.1128/AEM.03297-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome anlaysis suggests that the soil oligotrophic bacterium Agromonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) is a nitrogen-fixing symbiont of Aeschynomene indica (2013)
  • 著者名/発表者名: Okubo, T., S. Fukushima, M. Itakura, K. Oshima, A. Longtonglang, N. Teaumroong, H. Mitsui, M. Hattori, R. Hattori, T. Hattori, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol 巻: 79 ページ: 2542-2551
  • DOI: 10.1128/AEM.00009-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Bradyrhizobium-Aeschynomene mutualism : Living testimony of the ancient world or highly evolved state? (2012)
  • 著者名/発表者名: Okubo, T., S. Fukushima, and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 53 ページ: 2000-2007
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Bradyrhizobium sp. S23321 : Insights into symbiosis evolution in soil oligotrophs (2012)
  • 著者名/発表者名: Okubo T, T. Tsukui, H. Maita, S. Okamoto, K. Oshima, T. Fujisawa, A. Saito, H.Futamata, R. Hattori, Y. Shimomura, S. Haruta, S. Morimoto, Y. Wang, Y. Sakai, M. Hattori, S. Aizawa, K. V. P. Nagashima, S. Masuda, T. Hattori, A. Yamashita, Z. Bao, M. Hayatsu, H. Kajiya-Kanegae, I. Yoshinaga, K. Sakamoto, K. Toyota, M. Nakao, M. Kohara, M. Anda, R. Niwa, P. Jung-Hwan, R. Sameshima-Saito, S. Tokuda, S. Yamamoto, S. Yamamoto, T. Yokoyama, T. Akutsu, Y. Nakamura, Y. Nakahira-Yanaka, Y. Takada Hoshino, H. Hirakawa, H. Mitsui, K. Terasawa, M. Itakura, S. Sato, W. Ikeda-Ohtsubo, N. Sakakura, E. Kaminuma and K. Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ 巻: 27 ページ: 306-315
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME11321
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of symbiotic phenotypes of an effector gene unique to Bradyrhizobium japonicum USDA122 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Suzuki, Cristina Sa^^'nchez, Kaori Kakizaki-Chiba, Takakazu Kaneko, Shusei Sato, Takahiro Tsukui, Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 20131014-18
• [学会発表] Soil oligotrophic bacterium, Agromonas oligotrophica (Bradyrhizobium oligotrophicum) is nitrogen-fixing symbiont of Aeschynomene indica as suggested by genome analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Okubo, Shohei Fukusima, Manabu Itakura, Kenshiro Ohshima, Aphakorn Longtonlang, Neung Teaumroong, Hisayuki Mitsui, Masahira Hattori, Reiko Hattori, Tsutomu Hattori, and Kiwamu Minamisawa
  • 学会等名: The 2nd Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 20121028-1101
• [学会発表] ダイズ根粒菌Type III分泌系によるRj2 ダイズ共生不和合性の誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津久井隆裕, 江田志磨, 金子貴一, 佐藤修正, 岡崎伸, 柿崎(千葉)芳里, 板倉学, 三井久幸, 南澤 究
  • 学会等名: 植物微生物研究会第22回研究交流会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20120925-27
• [学会発表] 土壌低栄養細菌Agromonas oligotrophica S58^T のゲノム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保卓, 大島健志朗, 三井久幸, 服部勉, 服部正平, 南澤 究
  • 学会等名: 第6回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120310-12