根圏生態系における糖化アミノ酸代謝が果たす役割の解明

前年度までに単離したタバコ根、サントパインまたはニコチン添加土壌由来Arthrobacter属細菌のなかから代表菌株を20菌株選定し、PacBioシーケンサーを用いて全ゲノム解析を行った。これらに公共データベースから取得したArthrobacter属細菌のゲノム情報を加え、合計99菌株からなるpan-genomeを構築し比較ゲノム解析を行うことで、Arthrobacter属細菌のタバコ根への適応機構を明らかにすることを目指した。全ゲノム情報を用いた系統解析の結果、Arthrobacter属細菌が大きく3つの亜系統に分類されることが明らかになった。3亜系統のうち一つは動物や食品などを単離源とする菌株によって構成された一方、残りの2亜系統は主に植物や土壌由来の単離株によって構成された。このことから土壌や植物環境への適応がArthrobacter属細菌の種分化を駆動したと考えられた。タバコ根由来単離株の多くは単一亜系統に属しており、この亜系統は他の亜系統と比べ糖やアミノ酸代謝関連遺伝子を多く有していたことから、糖、アミノ酸代謝能が植物根への定着に寄与することが推察された。また、タバコ根由来単離株はサントパインおよびニコチン分解遺伝子を有していたことから、タバコ特異的な特化代謝産物の分解能がArthrobacter属細菌のタバコ根への定着や他の細菌種との競合に寄与することが明らかとなった。ニコチン分解遺伝子はニコチンが存在する環境から単離された菌株のみから同定されその系統内分布は系統関係を反映していなかった。このことからArthrobacter属細菌はニコチン存在下において水平伝播によりニコチン分解遺伝子を獲得しニッチを形成することが示唆された。

前年度までに単離したタバコ根、サントパインまたはニコチン添加土壌由来Arthrobacter属細菌のなかから代表菌株を20菌株選定し、PacBioシーケンサーを用いて全ゲノム解析を行った。これらに公共データベースから取得したArthrobacter属細菌のゲノム情報を加え、合計99菌株からなるpan-genomeを構築し比較ゲノム解析を行うことで、Arthrobacter属細菌のタバコ根への適応機構を明らかにすることを目指した。全ゲノム情報を用いた系統解析の結果、Arthrobacter属細菌が大きく3つの亜系統に分類されることが明らかになった。3亜系統のうち一つは動物や食品などを単離源とする菌株によって構成された一方、残りの2亜系統は主に植物や土壌由来の単離株によって構成された。このことから土壌や植物環境への適応がArthrobacter属細菌の種分化を駆動したと考えられた。タバコ根由来単離株の多くは単一亜系統に属しており、この亜系統は他の亜系統と比べ糖やアミノ酸代謝関連遺伝子を多く有していたことから、糖、アミノ酸代謝能が植物根への定着に寄与することが推察された。また、タバコ根由来単離株はサントパインおよびニコチン分解遺伝子を有していたことから、タバコ特異的な特化代謝産物の分解能がArthrobacter属細菌のタバコ根への定着や他の細菌種との競合に寄与することが明らかとなった。ニコチン分解遺伝子はニコチンが存在する環境から単離された菌株のみから同定されその系統内分布は系統関係を反映していなかった。このことからArthrobacter属細菌はニコチン存在下において水平伝播によりニコチン分解遺伝子を獲得しニッチを形成することが示唆された。