根粒形成遺伝子の分子進化と宿主特異性に関する研究

根粒菌の多くは特定のマメ科植物にのみ根位を形成し共生窒素固定を行う。本研究では根粒形成遺伝子の分化進化と宿主植物の進化との比較解析を試みた。代表的な10株の根粒菌のnodC遺伝子断片をPCR増幅し、部分塩基配列を決定した。得られた部分塩基配列をアミノ酸に翻訳し、既知の4種類の根粒菌NodC配列データを加え、進化系統樹を作成した。更に、筆者は既知NodA配列からNJ系統樹を作成したが、NodC系統樹とよく類似していた。また、NodD系統樹ともよく一致していた。従ってnodA,nodC,nodD遺伝子はある程度、協調的に進化しているものと考えられ、それらの分子進化はSym-プラスミドの進化を反映しているものと考えられた。なお、根粒菌の16S rRNA phylogenyはNod phylogenyと大きく異なっており、nod遺伝子群はhorizontal gene transferを起こしている可能性が考えられた。次に、データベースに登録されている32種のレグヘモグロビン配列データより進化系統樹を作成した。得られた系統樹は数種の遺伝子群の解析よりDoyleらが作成したマメ科植物系統樹とよく一致していることから、種系統樹として利用できるものと考えられた。作成したレグヘモグロビン系統樹とNodC系統樹とを比較解析した結果、根粒菌の宿主特異性をよく反映していた。更に根粒菌のnodABCDについて相同性検索を行い、得られた類似配列の整理を行った結果、グラム陽性菌(nodBCDの場合)や酵母・両生類(nodCの場合)などの遺伝子群に有意な相同性を示した。作成したアミノ酸配列のアライメントを用いて各機能単位ごとに系統樹作成した結果、nodB,nodC,nodDが属する遺伝子族はそれぞれいくつかのグループに大別でき、単系統ではなく多系統に進化してきたことが示唆された。

根粒菌の多くは特定のマメ科植物にのみ根位を形成し共生窒素固定を行う。本研究では根粒形成遺伝子の分化進化と宿主植物の進化との比較解析を試みた。代表的な10株の根粒菌のnodC遺伝子断片をPCR増幅し、部分塩基配列を決定した。得られた部分塩基配列をアミノ酸に翻訳し、既知の4種類の根粒菌NodC配列データを加え、進化系統樹を作成した。更に、筆者は既知NodA配列からNJ系統樹を作成したが、NodC系統樹とよく類似していた。また、NodD系統樹ともよく一致していた。従ってnodA,nodC,nodD遺伝子はある程度、協調的に進化しているものと考えられ、それらの分子進化はSym-プラスミドの進化を反映しているものと考えられた。なお、根粒菌の16S rRNA phylogenyはNod phylogenyと大きく異なっており、nod遺伝子群はhorizontal gene transferを起こしている可能性が考えられた。次に、データベースに登録されている32種のレグヘモグロビン配列データより進化系統樹を作成した。得られた系統樹は数種の遺伝子群の解析よりDoyleらが作成したマメ科植物系統樹とよく一致していることから、種系統樹として利用できるものと考えられた。作成したレグヘモグロビン系統樹とNodC系統樹とを比較解析した結果、根粒菌の宿主特異性をよく反映していた。更に根粒菌のnodABCDについて相同性検索を行い、得られた類似配列の整理を行った結果、グラム陽性菌(nodBCDの場合)や酵母・両生類(nodCの場合)などの遺伝子群に有意な相同性を示した。作成したアミノ酸配列のアライメントを用いて各機能単位ごとに系統樹作成した結果、nodB,nodC,nodDが属する遺伝子族はそれぞれいくつかのグループに大別でき、単系統ではなく多系統に進化してきたことが示唆された。