Elucidation of the function of reactive sulfur species in root nodule symbiosis

阐明活性硫物种在根瘤共生中的功能

基本信息

批准号：
20J01224
负责人：
福留光挙
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kagawa University (2021)National Institute for Basic Biology (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ミヤコグサ-根粒菌の根粒共生中に産生される活性イオウ分子種（RSS）の役割解明を目指し、本年度は、RSS産生酵素の共生への関与について主に検討した。これまでに哺乳動物や大腸菌でRSS産生に寄与することが報告されてきた、シスタチオニンγリアーゼ（CSE）が変異した根粒菌の共生表現型を評価した。CSE変異株の着生根粒は野生型と比べ、ニトロゲナーゼ活性が低かった。また、感染細胞の崩壊や、老化関連遺伝子の発現上昇が早期に観察された。感染細胞内のRSS量について検討したところ、サルフェン硫黄や硫化水素等のRSSが、野生株と比べ変異株の着生根粒で少なかった。一方で、活性酸素種（ROS）量は変異株の着生根粒で多かった。これらの結果から、共生根粒菌のCSEが根粒中のRSS産生に寄与していることが見出された。さらに、正常なRSS産生によるROS量の制御が、共生確立に寄与している可能性が示された。根粒中の硫黄代謝産物をサルファーインデックス解析により68化合物について解析したところ、28化合物が根粒から検出された。検出された硫黄化合物にはRSSに該当する分子も含まれ、特にシステインおよびグルタチオンの過硫化物が変異株の着生根粒で減少していた。また、アミノ酸プロファイルも変動しており、硫黄代謝の異常が幅広いアミノ酸代謝に影響する可能性が示唆された。根粒共生におけるCSEの役割についてさらに評価するため、CSE阻害剤（D,L-プロパギルグリシン、β-シアノ-L-アラニン、D-ペニシラミン）処理が共生に及ぼす影響についても検討した。ミヤコグサ根圏のCSE阻害剤処理は、根粒と感染糸の形成を阻害した。同時に、根ではRSS量が減少し、ROS量が増加した。これらの結果から、CSEによるRSS産生があらゆる共生過程に関与していること、また、RSSが他の活性分子種とクロストークしている可能性が示唆された。

为了澄清日本念珠和根瘤菌结节共生期间产生的活性硫分子物种（RSS）的作用，今年，我们主要检查了共生RSS产生酶的参与。我们评估了胱淀粉γ裂解酶（CSE）突变的根瘤菌的共生表型，据报道，这有助于哺乳动物和大肠杆菌的RSS产生。 CSE突变体的附生结节的氮活性低于野生型。此外，观察到对感染细胞的早期观察和与衰老相关基因的表达增加。当我们检查受感染细胞中的RSS量时，我们发现在突变菌株的附生菌株中，硫酸硫和硫化氢等RSS小于野生菌株。另一方面，在突变菌株的附生结节中，活性氧（ROS）的量很高。这些结果表明，共生根瘤菌的CSE有助于结节中RSS的产生。此外，结果表明，正常RSS产生对ROS的调节可能有助于建立共生。通过硫指数分析分析结节中的硫代谢物，以分析68种化合物，并在结节中检测到28种化合物。检测到的硫化合物还包括与RSS相对应的分子，尤其是在突变菌株的附生结节中降低了半胱氨酸和谷胱甘肽的硫化物。氨基酸的特征也波动，表明异常的硫代谢可能会影响多种氨基酸代谢。为了进一步评估CSE在结节共生中的作用，我们还检查了CSE抑制剂（D，L-丙基甘氨酸，β-甲氧烷-L-丙氨酸，D-苯胺）对治疗的影响。糖疗法的根际的治疗抑制了结节和感染线的形成。同时，RSS的量减少，根中ROS的量增加。这些结果表明，CSE产生的RSS参与了所有共生过程，并且RSS可能与其他活性分子物种串扰。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ヘムタンパク質の科学

血红素蛋白科学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
城宜嗣;青野重利;齋藤正男
通讯作者：
齋藤正男

NO除去能を増強したミヤコグサ根粒菌の共生表現型に関する研究

增强NO清除能力的莲藕根瘤菌共生表型研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
下川友太;福留光挙;前迫優輔;橋本駿;内海俊樹
通讯作者：
内海俊樹

活性イオウ分子種はミヤコグサの根粒共生に関与する

活性硫分子种类参与莲花根瘤共生

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takegaki J;Sase K;Yasuda J;Shindo D;Kato H;Toyoda S;Yamada T; Shinohara Y;Fujita S.;村上　光，佐藤　佑，岡部弘基，船津高志;福留光挙，下川友太，内海俊樹，川口正代司
通讯作者：
福留光挙，下川友太，内海俊樹，川口正代司

活性イオウ分子種の根粒共生への関与~根粒共生のなかで活性イオウ分子種はどのように産生されどんな機能を示すのか~

活性硫分子物种参与根瘤共生〜活性硫分子物种是如何产生的以及它们在根瘤共生中表现出什么功能？