強酸耐性植物根圏の共生微生物でイネを守る ～ その強さの秘密を解き明かせ

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25870789
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 相澤 朋子 日本大学, 生物資源科学部, 助教 (60398849)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: アルミニウム / バイオフィルム / プロテオーム

Outline of Annual Research Achievements

人口増加に伴う食糧増産の必要性が世界的命題となっているなかで、本課題では、耕作に適さない「問題土壌」の多くを占める酸性土壌へ適用可能な植物生育促進法のモデル微生物として、酸性硫酸塩(ASS)適応植物・微生物共生体から得た有用微生物群を用い、①ASS適応遺伝子・タンパク質群の選抜と機能解明、②根圏微生物の生存と定着・耐性に関与する多糖など金属イオン吸着物質の機能と構造解析などを目的にしている。これまでに、ASS適応微生物群から、既報を大きく上回る濃度のアルミニウムや重金属を含む酸性培地（pH 3）で良好な生育を示す菌株を選抜し、新種Acidocella aluminiidurans AL46株として報告している。このAL46株と、イネの根周囲に著量の金属吸着性バイオフィルムを形成するCA42株のドラフトゲノム配列を次世代シークエンサーにより決定した。これらの情報を元に、アルミニウム存在下、非存在下で培養したAL46株の細胞を回収後、タンパク質を抽出し、SDS-PAGEでの分離後にトリプシン消化してLC/MS/MS分析することで、網羅的に蛋白質を同定・定量するショットガンプロテオームを行った。その結果、アルミニウム（0 mM, 25 mM, 50 mM）の存在下で発現するタンパク質を複数回の分析を行うことで再現性よく解析できることを確認した。現在、アルミニウム耐性や不溶性リン酸可溶化に関与するタンパク質の候補を選抜し、それぞれのタンパク質の発現量を解析している。さらにこれらタンパク質に関する周辺遺伝子の遺伝子破壊および遺伝子相補実験を行い、機能遺伝子の同定を行う。
また、多糖など金属イオン吸着物質の機能と構造解析については、CA42株やAL46株以外の菌株についても、アルミニウムの吸着、有用機能について認められたため、これらの微生物の生産する多糖についても進めている。