ダイズ根粒菌のゲノム再編成によるストレス環境適応機構の解明とその利用

大豆根瘤菌基因组重排阐明逆境适应机制及其利用

• 批准号: 01J07988
• 负责人: 鮫島 玲子
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J07988/
• 关键词: ダイズ根粒菌; 脱窒; 亜酸化窒素

本研究ではBradyrhizobium属ダイズ根粒菌の嫌気ストレスへの適応能力として脱窒に着目し、その分子基盤や生理学的特徴を明らかにし、得られた知見をもとに窒素固定効率・環境改善の点で有効な接種資材の開発や土着ダイズ根粒菌の脱窒能評価などを目的としている。平成15年度の研究成果は以下の通りである。1.ダイズ根粒菌Bradyrhizobiumの脱窒により発生する^<15>N-N_2のTCDガスクロマトグラフィーを用いた新規定量法大気窒素ガスをキャリアーガスとし、Morecular Sieve 5Aを充填したカラムとTCDガスクロマトグラフで^<15>N-N_2を測定したところ、大気圧において0.1%〜40%(44.6ng〜17.9μg)を定量的に検出可能であることを発見した。検出限界は0.04%だった。この方法を用いて、中沢圃場分離株および十勝圃場分離株の完全脱窒能を調査したところ、中沢圃場のB.japonicumはほとんどが完全脱窒能を持ち、十勝圃場のB.japonicumには完全脱窒をする株が存在しなかった。この結果より、圃場によりダイズ根粒菌の脱窒能には違いがあることがわかった。2.ダイズ根粒菌Bradyrhizobium japonicum USDA 110株の単生・共生におけるN_2Oレダクターゼ活性前年度には根粒がN_2Oレダクターゼ活性を有することが明らかとなった。そこで、N_2Oレダクターゼ活性を単性状態と根粒で比較した。親株のHM培養液0.5mlの細胞数を0.5g根粒中の細胞数とほぼ一致させて密閉し、気相の窒素置換後、0.1%N_2Oを添加し30分後のN_2O濃度を測定した。N_2O消費速度を活性としたところ、0.25μmol/ml/hとなった。0.5g根粒の0.1%N_2O消費速度は0.61μmol/g nodule/hだった。また、根粒のN_2Oレダクターゼ活性の見かけのKmとVmaxは、Km=0.14%(vol/vol)、Vmax=1.3μmol/g nodule/hだった。同じ栽培条件のダイズ根のアセチレン還元活性は2.3μmol/g nodule/hであり、根粒のN_2Oレダクターゼ活性は窒素固定活性に匹敵するほど高いものであることが示唆された。ダイズ根粒菌の圃場での応用を考える場合、N_2Oを発生しない完全脱窒能をもつ菌株の選抜・接種が重要だと考えられる。本研究の結果よりnosZを有する根粒菌は共生状態で空気中のN_2Oを減少させる可能性が示唆された。今後はダイズ植物体の根系でのN_2Oの収支を親株と変異株を用いて調査し、ダイズ畑のN_2Oの収支の解明にもつなげていけると考えた。

This study aims to clarify the molecular basis and physiological characteristics of Bradyrhizobium species, and to identify and evaluate the ability of Bradyrhizobium species to grow and develop rhizobium species. Heisei 15 years of research results are the following: 1. <15>The TCD of Bradyrhizobium N-N_2 was used to determine the possibility of quantitative detection by a new quantitative method, Morecular Sieve 5A<15>. 0.04%. This method was used to investigate the complete degassing ability of B.japonicum isolates from Nakazawa nursery and Tokachi nursery, and to maintain the complete degassing ability of B. japonicum isolates from Nakazawa nursery and Tokachi nursery. The results of this study are as follows: 2. Bradyrhizobium japonicum USDA 110 strain was isolated and symbiotic. In the previous year, it was isolated and symbiotic. N_2O_3-N_2-N_2O_3-N The number of cells in 0.5ml HM culture medium of parent plants was equal to that in 0.5g root grains. The concentration of N_2O was determined after sealing, replacement of nitrogen and addition of 0.1% N_2O for 30 min. N_2O consumption rate is 0.25μmol/ml/h. 0.1% N_2O consumption rate of 0.5g root grains was 0.61μmol/g nodule/h. Km=0.14%(vol/vol), Vmax=1.3μmol/g nodule/h. Under the same cultivation conditions, the activity of N_2O in the root grains was 2.3μmol/g nodule/h, and the activity of N_2O in the root grains was comparable to that of N_2O in the root grains. The application of N_2O in the field of root fungus is very important, especially in the selection and inoculation of strains. The results of this study indicate the possibility of N_2O reduction in the symbiotic state of rhizomere In the future, N_2O in the root system of the plant body will be investigated in the middle of the investigation, and N_2O in the root system of the plant body will be analyzed in the middle of the investigation.

项目成果

Samejima-Saito, R., Chiba, K., Minamisawa, K.: "New method of denitrification analysis of Bradyrhizobium field isolates by gas chromatographic determination of ^<15>N-N_2"Appl.Environ.Microbiol.. 印刷中. (2004)

Samejima-Saito, R.、Chiba, K.、Minamisawa, K.：“通过气相色谱测定 ^<15>N-N_2 进行慢生根瘤菌田分离物反硝化分析的新方法”Appl.Environ.Microbiol.. 正在出版。 (2004)

Shutsrirung, A., Yokoyama, T., Senno, K., Tajima, S., Minamisawa, K., Sameshima, R., Bhromisiri, A., Hisamatsu M.: "Genetic diversity of native Bradyrhizobium population in soybean-growing areas of northern Thailand"Soil.Sci.Plant Nutr.. 49(2). 255-265 (2

Shutsrirung，A.，Yokoyama，T.，Senno，K.，Tajima，S.，Minamisawa，K.，Sameshima，R.，Bhromisiri，A.，Hisamatsu M.：“大豆种植中本地慢生根瘤菌种群的遗传多样性

Sameshima, R. et al.: "Phylogeny and distribution of extra-slow-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RS-alpha, RS-beta, and IS 1631"FEMS Microbiol. Ecol.. (in press). (2003)

Sameshima, R. 等人：“具有高拷贝数 RS-α、RS-β 和 IS 1631 的超慢速生长的慢生根瘤菌的系统发育和分布”FEMS 微生物。

Sameshima, R., Isawa, T., Sadowsky, M.J., Hamada, T., Kosai, H., Shutsrirung, A., Mitsui, H., Minamisawa, K.: "Phylogeny and distribution of extra-slow-growing Bradyrhizobium japonicum harboring high copy numbers of RSα, RSβ and IS1631"FEMS Microbiol.Ecol

Sameshima, R.、Isawa, T.、Sadowsky, M.J.、Hamada, T.、Kosai, H.、Shutsrirung, A.、Mitsui, H.、Minamisawa, K.：“超慢速生长的慢生根瘤菌的系统发育和分布japonicum 含有高拷贝数的 RSα、RSβ 和 IS1631"FEMS Microbiol.Ecol