アクチノリザル樹木の根粒共生に関わるケミカルコミュニケーション機構の解明

アクチノリザル樹木は、窒素固定能を有する放線菌フランキアと根粒共生することで窒素源を早期に獲得し成長する。研究代表者らは、この共生は、オオバヤシャブシに関しては樹木が特異的に生合成する環状ジアリールヘプタノイドが、初発のシグナル物質として関与し根粒数の増加を引き起こしていることを明らかにし、本年度、Fitoterapia（162, 105384)に報告した。さらに、昨年度から継続して、このジアリールヘプタノイド化合物の縮合反応を触媒すると予想されたポリケチドシンターゼ(PKS III)を特定する目的で、、葉部、雄花序、雌花序、若枝茎部などからRNAを単離し、次世代シーケンス解析を行った。しかしながら、発現量解析を含めて細部まで検討したものの新規PKS III遺伝子の存在は確認できなかった。一方で、これまで遺伝子の単離と大腸菌での酵素発現を確認していた２種類のジアリールヘプタノイド側　鎖の二重結合還元酵素(DBR)については、その基質特異性と、pH・至適温度などの特性を調べ、DBRがジアリールヘプタノイド二重結合を特異的に還元することなどを明らかにした。現在論文投稿中である。さらに、フランキア側からのシグナル物質である根毛変形因子に関しては、オオバヤシャブシ木粉のメタノールあるいは酢酸エチル抽出物のフランキア培養液への添加による菌体量の変化と、その培養上清添加によるオオバヤシャブシ根毛変形を検討した。その結果、メタノール抽出物では菌体の成長促進と根毛変形の増加が、酢酸エチル抽出物は根毛変形の増加に影響を及ぼすことが明らかとなった。

アクチノリザル樹木は、窒素固定能を有する放線菌フランキアと根粒共生することで窒素源を早期に獲得し成長する。研究代表者らは、この共生は、オオバヤシャブシに関しては樹木が特異的に生合成する環状ジアリールヘプタノイドが、初発のシグナル物質として関与し根粒数の増加を引き起こしていることを明らかにし、本年度、Fitoterapia（162, 105384)に報告した。さらに、昨年度から継続して、このジアリールヘプタノイド化合物の縮合反応を触媒すると予想されたポリケチドシンターゼ(PKS III)を特定する目的で、、葉部、雄花序、雌花序、若枝茎部などからRNAを単離し、次世代シーケンス解析を行った。しかしながら、発現量解析を含めて細部まで検討したものの新規PKS III遺伝子の存在は確認できなかった。一方で、これまで遺伝子の単離と大腸菌での酵素発現を確認していた２種類のジアリールヘプタノイド側　鎖の二重結合還元酵素(DBR)については、その基質特異性と、pH・至適温度などの特性を調べ、DBRがジアリールヘプタノイド二重結合を特異的に還元することなどを明らかにした。現在論文投稿中である。さらに、フランキア側からのシグナル物質である根毛変形因子に関しては、オオバヤシャブシ木粉のメタノールあるいは酢酸エチル抽出物のフランキア培養液への添加による菌体量の変化と、その培養上清添加によるオオバヤシャブシ根毛変形を検討した。その結果、メタノール抽出物では菌体の成長促進と根毛変形の増加が、酢酸エチル抽出物は根毛変形の増加に影響を及ぼすことが明らかとなった。