Bradyrhizobium属根粒菌のゲノム構造と機能のダイナミクス

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ダイズ根粒菌Bradyrhizobium japonicum USDA110株のゲノムは9.1Mbと大きく、多数のGenomic island(GI)を保有している。GIは細菌の環境適応能を拡大する外来性DNA因子である。USDA110株には共生窒素固定に必須な遺伝子群が集まった共生アイランド(680kb)と、14個の機能不明なsmall GI(4-90kb)が存在する。本研究ではダイズ根粒菌のコアゲノム領域及び可変ゲノム領域を明らかにするため、ダイズ根粒菌株ゲノム比較解析をUSDA110株のDNAマクロアレイにより実施した。その結果、USDA110株ゲノムに存在するsmall GIは可変ゲノム領域であり、USDA110株系統が最近獲得した領域である事を明らかにした。また、共生アイランドはダイズ根粒菌にのみ存在し、近縁の環境細菌や茎粒菌には存在していない事を明らかにした。さらに、ダイズ根粒菌株間におけるゲノム構造の違いと共生窒素固定能の差について相関解析を行った結果、特定の可変ゲノム領域の存在が共生窒素固定能を上昇させている事を示唆する結果が得られた。ダイズ根粒菌超反復配列保有株(HRS株)について、同様にゲノム比較解析を行った結果、HRS株のゲノムではsmall GI以外にも多数の欠損領域が見出された。また、HRS株のゲノムではUSDA110株の共生アイランドに存在する挿入配列のコピー数が増加している事を明らかにした。パスルフィールド電気泳動によりダイズ根粒菌のゲノム構造解析を行った結果、供試した7株のHRS株は全てプラスミドを保有しており、ゲノムサイズはUSDA110株と同程度かより大きいことを明らかにした。