Co-evolution between bradyrhizobia and plants: Experimental evolution of rhizobia and endophytes

慢根瘤菌与植物的协同进化：根瘤菌和内生菌的实验进化

• 批准号: 18H02112
• 负责人: 南澤 究
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H02112/
• 关键词: 根粒菌; 窒素固定; エフェクター誘導性免疫; 実験室進化; ブラディリゾビウム属; ダイズ; 共生; エンドファイト; ソルガム; ブラディリゾビウム; ゲノム進化; 微生物接種資材

(i)Bradyrhizobium属根粒菌の共生アイランドの動的進化の解明前年度sacB選抜とRj2ダイズ選抜の欠失パターンが異なっていた。sacB特異的な欠失株をRj2ダイズに接種を行ったところ、（競合的）根粒形成能が明らかに低下していた。したがって、Bradyrhizobium属根粒菌の共生アイランドは自由生活（培養過程）で確率的に挿入配列(IS)介在型欠失が生成しており、Rj2ダイズ選抜ではその一部が選択されていることが判明した。さらに、根粒菌コレクションから共生アイランド内のIS間が重複している獲得型株が見出された。以上の結果は、根粒菌の共生アイランドが挿入配列(IS)を介して欠失と重複を起こす動的な存在であることを実験室内で証明したものとして、高く評価できる。(ii) Bradyrhizobium属の窒素固定エンドファイトと根粒菌の共有進化ダイズ根粒から分離したBradyrhizobium属根粒菌を、レニーの半流動培地に接種し、アセチレン還元活性を測定したところ、自由生活で窒素固定能を発現する非共生型Bradyrhizobium属細菌と同じレベルでアセチレン還元活性を示す株は得られなかった。したがって、本アプローチからは共生アイランドとゲノムコアの両方にnif遺伝子群を持つハイブリッド型のBradyrhizobium属細菌は見出されなかった。ソルガム根由来のBradyrhizobium属細菌は「根粒菌型」、「自由生活窒素固定型」、「非窒素固定型」３つの窒素固定様式に分類された。それらの詳細な系統解析とゲノム解析により、ある系統において「根粒菌型」と「非窒素固定型」の両方のタイプが共存し、Bradyrhizobium属細菌において、共生アイランドの水平伝達が起りやすい系統の存在が示唆された。

(i) The symbiotic evolution of Bradyrhizobium spp. in the early years of sacB selection and Rj2 selection was studied. SacB specific root formation ability is low when inoculated with Rj2. The symbiosis of Bradyrhizobium is free living (culture process), and the accuracy of the insertion and alignment (IS) of the intermediate type is insufficient. In addition, the IS in the symbiosis of rhizomere strains was repeated and the obtained strains were found These results demonstrate that the symbiosis of Rhizopus spp. IS not complete, and the occurrence of duplication is highly evaluated. (ii)The common evolution of Bradyrhizobium spp. rhizomere was isolated from Bradyrhizobium spp. rhizomere by semi-flow culture. The activity of rhizomere was measured. The non-symbiotic Bradyrhizobium spp. bacteria with free-living ability to immobilize and develop rhizomere were isolated from Bradyrhizobium spp. rhizomere. The bacteria of the genus Bradyrhizobium are found in the symbiosis of the genus Bradyrhizobium. Bradyrhizobium, a genus of bacteria from which the roots originated, is classified into three types: "root granule type,""free living hormone fixed type," and "non-hormone fixed type." The detailed system analysis and system analysis indicate the coexistence of "rhizomere type" and "non-hormone fixed type", and the existence of "Bradyrhizobium" and "symbiotic type".

项目成果

ダイズ根粒およびソルガム根のBradyrhizobium属細菌のrpoB群集構造解析

大豆根瘤和高粱根中慢生根瘤菌rpoB群落结构分析

• 发表时间: 2020
• 作者: Wasai Sawa;Minamisawa Kiwamu;Kiwamu Minamisawa;南澤 究;南澤 究;原 新太郎，和才(原) 沙和，徳永 毅，南澤 究
• 通讯作者: 原 新太郎，和才(原) 沙和，徳永 毅，南澤 究

Bradyrhizobium from sorghum roots suggests T3SS/T4SS/T6SS diversity and symbiosis island exchange in non-diazotrophic and rhizobial members

高粱根部的慢生根瘤菌表明非固氮菌和根瘤菌成员中存在 T3SS/T4SS/T6SS 多样性和共生岛交换

• 发表时间: 2019
• 作者: Sawa Hara;Shintaro Hara;Takashi Morikawa;Masayuki Sugawara;Junichi Yoneda Tsuyoshi Tokunaga;and Kiwamu Minamisawa
• 通讯作者: and Kiwamu Minamisawa

Symbiotic interactions with bacteria and plants-their biogeochemical functions and evolutionary processes

与细菌和植物的共生相互作用——它们的生物地球化学功能和进化过程

• 发表时间: 2019
• 作者: Masayuki Sugawara;Yuki Konno;Yoshiyuki Ohtsubo;Masaya Kajiwara;Tomoyuki Nemoto;Hisayuki Mitsui;Kiwamu Minamisawa;Kiwamu Minamisawa;Kiwamu Minamisawa
• 通讯作者: Kiwamu Minamisawa

Experimental evolution of bradyrhizobial symbiosis island by symbiotic incompatibility

共生不亲和性慢根瘤菌共生岛的实验进化

• 发表时间: 2018
• 作者: Masayuki Sugawara;Yosuke Umehara;Satoko Takahashi;Akito Kaga;Masaki Hayashi;Masao Ishimoto;Shusei Sato;Hisayuki Mitsui and Kiwamu Minamisawa;南澤 究;Kiwamu Minamisawa;Kiwamu Minamisawa
• 通讯作者: Kiwamu Minamisawa

Diversity of <i>Bradyrhizobium</i> in Non-Leguminous Sorghum Plants: <i>B. ottawaense</i> Isolates Unique in Genes for N₂O Reductase and Lack of the Type VI Secretion System

非豆科高粱植物中<i>慢生根瘤菌</i>的多样性：<i>B.

• DOI: 10.1264/jsme2.me19102
• 发表时间: 2020
• 期刊: Microbes and Environments
• 影响因子: 2.2
• 作者: Wasai-Hara Sawa;Hara Shintaro;Morikawa Takashi;Sugawara Masayuki;Takami Hideto;Yoneda Junich;Tokunaga Tsuyoshi;Minamisawa Kiwamu
• 通讯作者: Minamisawa Kiwamu