Bradyrhizobium symbiosis signaling in the rice rhizosphere

水田で栽培したイネの根には窒素固定能を有するBradyrhizobium属細菌が多く生息していることを16S rRNAの細菌叢解析により明らかにした。また、イネの硝酸応答シグナルの中心的役割を担うNLP遺伝子のTos挿入変異体では、野生株イネに比べてBradyrhizboium属細菌の存在比が増加していた。この結果から、イネが環境中の窒素条件を感知し、NLPを介して根圏の窒素固定菌との共生を制御している可能性が考えられたが、NLPを介した窒素獲得メカニズムは不明であった。また、これまでに用いていたTos挿入変異体には複数のTosが挿入していたことから、NLP遺伝子だけ変異させた材料が必要であった。そこで本研究では、イネに共生するBradyrhizobium属細菌の共生シグナルを解明することを目的とし、本年度は実験材料となるCRISPR/Cas9法を用いたイネNLP変異体の作成を試みた。NLP遺伝子に対するCRISPR/Cas9用のベクターを構築して、アグロバクテリウム法によりイネに導入し、現在までにイネNLP変異体を獲得した。一部の変異体はまだ途中段階であることから、変異体の種子がある程度揃った段階で、水田の土を用いたイネ根圏微生物叢の解析、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析を実施し、野生株とNLP変異体を比較し、NLPにより制御される根圏微生物の動向を網羅的に解析し、イネの硝酸シグナルを介する根圏微生物の制御機構を明らかにする。

水田で栽培したイネの根には窒素固定能を有するBradyrhizobium属細菌が多く生息していることを16S rRNAの細菌叢解析により明らかにした。また、イネの硝酸応答シグナルの中心的役割を担うNLP遺伝子のTos挿入変異体では、野生株イネに比べてBradyrhizboium属細菌の存在比が増加していた。この結果から、イネが環境中の窒素条件を感知し、NLPを介して根圏の窒素固定菌との共生を制御している可能性が考えられたが、NLPを介した窒素獲得メカニズムは不明であった。また、これまでに用いていたTos挿入変異体には複数のTosが挿入していたことから、NLP遺伝子だけ変異させた材料が必要であった。そこで本研究では、イネに共生するBradyrhizobium属細菌の共生シグナルを解明することを目的とし、本年度は実験材料となるCRISPR/Cas9法を用いたイネNLP変異体の作成を試みた。NLP遺伝子に対するCRISPR/Cas9用のベクターを構築して、アグロバクテリウム法によりイネに導入し、現在までにイネNLP変異体を獲得した。一部の変異体はまだ途中段階であることから、変異体の種子がある程度揃った段階で、水田の土を用いたイネ根圏微生物叢の解析、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析を実施し、野生株とNLP変異体を比較し、NLPにより制御される根圏微生物の動向を網羅的に解析し、イネの硝酸シグナルを介する根圏微生物の制御機構を明らかにする。