Functional analysis of clock gene orthologues in plant-associated bacteria in the phyllosphere and rhizosphere

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日周変動と関わりが深い植物環境に生息する細菌において、時計遺伝子（kai遺伝子）オルソログの機能解明を目指している。これまでに葉面細菌Methylobacterium extorquensが2コピー持つkaiCがストレス耐性を制御し、葉上の生育に寄与することを明らかにしてきた。本研究では、M. extorquensに加えて根粒菌M. nodulansを用い、多様な環境因子が存在する植物環境（葉上・根上）におけるkai遺伝子の機能解明、および制御遺伝子kaiRやkaiKを含めたkai制御系の制御機構の解明を目指す。それにより、植物上での生育に係る微生物機能や時計遺伝子の機能進化について理解を深化させる。今年度は以下の研究に取り組んだ。(1)kaiC遺伝子の葉上での発現レベル：　　in vitro実験ではM. extorquensのkaiCが青色光や熱に転写応答することが分かっているが、葉上でいつ機能しているか不明である。機能の指標を、kaiC遺伝子発現レベルとKaiCタンパクのリン酸化レベルと考えた。まずkaiCプロモーターにレポーター遺伝子を連結したレポーター系を導入した本菌をシロイヌナズナに接種し、一日（昼夜サイクル）の中での発現レベルを解析した。(2)kai遺伝子を介した制御機構：　　M. extorquensにおいて、KaiRのKaiCリン酸化への影響を調べるため、遺伝子破壊株についてPhos-tag SDS-PAGEを行った。またM. nodulansにおいてはkaiC破壊株とkaiK破壊株の構築を進めた。(3)kaiC遺伝子の時計機能：　　M. extorquensのkaiCが時計機能を有するのか調べるため、レポーター系を用いた経時モニタリングにより遺伝子発現レベルを測定し、遺伝子発現の概日リズムが生じる培養条件を探索した。