分子進化学的解析システムを用いた水稲根圏窒素固定の分子生態学的研究

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水田は畑と比べ地力維持能が著しく高いが、生物窒素固定はその主要要因と推定されている。本研究は水稲根に共生している窒素固定菌群の遺伝的多様性を窒素固定遺伝子の配列解析から解析することを目的としている。nifDおよびnifHの配列データをDNAデータベースから抽出し多重アラインメントを行った。得られたアラインメントデータから保存領域を検索しPCRプライマーのデザイン、作製を行った。次に九州大学農学部付属農場で栽培した水稲根を採取し蒸留水で洗浄した。根をホモジナイズした後、DNAを抽出した。抽出したDNAには植物DNAの他に根の表面や内部に生息している微生物のDNAが混合しているものと考えられる。この混在DNAからPCRを用いて窒素固定菌群のみが有するnifD, nifH遺伝子断片を増幅した。得られた増幅DNA断片をpT7BlueTvectorにつなぎ大腸菌に形質転換することによって窒素固定遺伝子ライブラリーを作成した。ライブラリーから無作為にクローン群を選択し、両鎖から遺伝子構造を決定した。ODENおよびMEGAを用いて得られた遺伝情報を分子進化学的に解析した。その結果、水稲根には主にα-プロテオバクテリア、γ-プロテオバクテリアに属する多様な窒素固定菌群が生息していることが明らかとなった。今後、コロニーハイブリダイゼーション法を用いて、これらの窒素固定菌を分離培養する必要性が考えられる。