2014/1/14 微生物生態学分野 井藤 和人 環境中の微生物の生態学的な特徴を遺伝子のレベ ルで解明する マメ科植物と窒素固定根粒菌の相互作⽤ と環境条件が及ぼす影響 農薬を分解する微生物 自然界にはない農薬の分解能をどのように獲得 したか： 除草剤 2,4-Ｄ分解菌 植物と共生する微生物 根粒菌の地理生態学： ネパール根粒菌 内生菌の機能の解明： サツマイモ内生菌 根粒形成過程と植物－根粒間の相互作⽤ 光合成 N2 NH3 レグヘモグロビン バクテロイド 根粒菌の感染におけるマメ科植物との相互作⽤ ほとんどのマメ科植物には、窒素固定菌(細菌)が根粒を 形成し、窒素固定(気体窒素をアンモニアニ変換)を⾏う ことができる 宿主マメ科植物と根粒菌の特異性 宿主植物 根粒菌 エンドウマメ Rhizobium leguminosarum biovar viciae ソラマメ Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli Rhizobium tropici ハス Mesorhizobium loti クローバー Rhizobium leguminosarum biovar trifolii アルファルファ Sinorhizobium meliloti ダイズ Bradyrhizobium japonicum Bradyrhizobium elkanii Rhizobium fredii ⽇本におけるダイズ根粒菌の種の分布 Bradyrhizobium japonicum フラボノイド化合物 nod遺伝⼦ Nod因⼦ Bradyrhizobium elkanii 1 2014/1/14 ネパールにおけるダイズ根粒菌の種の分布 ダイズ根粒菌の分離 培養 根粒採取 ダイズから根粒を採取し、個々の根粒を表⾯殺菌した 後、滅菌⽔にけんだくし、平板培地で培養、分離 温帯地域 亜熱帯地域 ネパール産ダイズからの根粒菌の分離 原核⽣物 採取地点の標⾼、⼟壌pH、分離した根粒菌数 Cha Nau God Khu Kha Pok 数 7 7 7 7 11 11 標⾼(m) 1950 1500 1400 1350 900 1050 ⼟壌pH 3.6 4.1 4.3 4.8 4.8 4.9 Pac 数 6 Man Ram Gho Mug 16 9 8 6 7 225 225 625 300 250 ⼟壌pH 5.0 5.1 5.8 6.4 7.4 Total 102 ネパールダイズ根粒菌の進化系統樹 B. elkanii USDA33 Cha-3, Gho-1, Gho-2 Cha-2 Chi-12 Chi-3, Mug-1 Pac-5 Kha-2, Kha-8, Pac-5, Pac-6, Chi-6 Ram-1 Ram-4, Ram-7 God-3, God-7 Chi-10 Kha-7 Chi-4, Chi-7 Deu-3 Deu-4 B. liaoningense SEMIA5025 B. liaoningense SEMIA5022 Khu-4, Khu-6, Kha-1 B. japonicum A1017, USDA 122 Kha-9 B. japonicum USDA123, 127 B. canariensis BC-C2 B. canariensis BTA-1 B. japonicum USDA4 B. japonicum USDA124, 452, 456 Chi-5, Chi-8 Chi-14 B. liaoningense SEMIA5062 B. liaoningense SEMIA5003 Deu-2 Deu-5 Mug-2 Mug-5 B. yuanmingense SEMIA6319 Gho-3, Gho-8 B. japonicum USDA38 B. japonicum USDA115 B. japonicum USDA6 God-1 Cha-4 Cha-6 Nau-1 God-2 Nau-6, Pok-6, Kha-10, B. japonicum USDA59 真正細菌 バクテリア 真核⽣物 古細菌・始原菌 アーキア 真核⽣物 ユーカリア Deu 標⾼(m) 500 4.8 rRNA遺伝⼦に基づく進化系統樹 B. elkanii (7,31)(pH 3.6-6.4) 原核⽣物では進化系統樹に基づく分類が基本 ネパールにおけるダイズ根粒菌の種の分布 ⼟壌pH 温帯地域 亜熱帯地域 7.4 B. liaoningense (0,5)(pH 7.4) B. japonicum (15,0)(pH 4.8) 6.4-5.8 5.1-4.8 4.4-3.6 B. yuanmingense (0,16) (pH 5.0-7.4) B. japonicum (28,0)(pH 3.6-4.9) 0% 50% B.elkanii B.liaoningense 100% 0% 50% 100% 全根粒中の割合 B.japonicum B.yuanmingense 2 2014/1/14 根粒形成のどの段階での優占性の違いが根粒中の 優占性に影響するのか？ ⼟壌 根圏 感染 ネパール温帯地域のダイズ根粒菌において Bradyrhizobium japonicumが優占する要因の解明 根粒形成 根粒 感染競争 優占種判定 根圏⼟壌 増殖 同数接種 滲出物の 影響 ⼟壌 B. japonicum B. elkanii ネパール温帯地域のダイズ根粒菌において Bradyrhizobium japonicumが優占する要因の解明 PCR反応による16S rRNA遺伝⼦の増幅 DNAの複製 根粒 DNA抽出 根圏⼟壌 同数接種 プライマー PCR ⼟壌 B. japonicum 優占種判定 B. elkanii PCR反応による16S rRNA遺伝⼦の増幅 DNAの複製 16S rRNA遺伝⼦ 16S rRNA遺伝⼦に特異的なプライマーを利⽤ ダイズ根粒および⼟壌中におけるB. japonicum およびB. elkanii の優占性の判定⽅法 PCR産物の電気泳動結果 ⼟壌 B. japonicum 優占 B. elkanii 優占 B. japonicum プライマー 16S rRNA遺伝⼦ B. japonicum、B. elkanii に特異的なプライマーを利⽤ B. elkanii 根粒 単独感染 同時感染 3 2014/1/14 ネパール温帯地域のダイズ根粒菌において Bradyrhizobium japonicumが優占する要因の解明 根粒形成のどの段階での優占性の違いが根粒中の 優占性に影響するのか？ 根圏⼟壌 根粒 japonicum elkanii elkanii elkanii elkanii 低温区 ⾼温区 低温区 ⼟壌 japonicum 33/27℃ 23/17℃ japonicum 感染競争 23/17℃ ⾼温区 同数接種 elkanii 増殖 滲出物の 影響 B. japonicum B. elkanii 33/27℃ ネパールにおけるダイズ根粒菌の種の分布 ⼟壌pH 温帯地域 亜熱帯地域 7.4 6.4-5.8 5.1-4.8 4.4-3.6 0% 50% 100% B.elkanii B.liaoningense 0% 50% 100% 全根粒中の割合 B.japonicum B.yuanmingense ダイズ根粒形成において同種内で特定の株が優占する 要因の解明 ネパールダイズ根粒菌の進化系統樹 B. elkanii USDA33 Cha-3, Gho-1, Gho-2 Cha-2 Chi-12 Chi-3, Mug-1 Pac-5 Kha-2, Kha-8, Pac-5, Pac-6, Chi-6 Ram-1 Ram-4, Ram-7 God-3, God-7 Chi-10 Kha-7 Chi-4, Chi-7 Deu-3 Deu-4 B. liaoningense SEMIA5025 B. liaoningense SEMIA5022 Khu-4, Khu-6, Kha-1 B. japonicum A1017, USDA 122 Kha-9 B. japonicum USDA123, 127 B. canariensis BC-C2 B. canariensis BTA-1 B. japonicum USDA4 B. japonicum USDA124, 452, 456 Chi-5, Chi-8 Chi-14 B. liaoningense SEMIA5062 B. liaoningense SEMIA5003 Deu-2 Deu-5 Mug-2 Mug-5 B. yuanmingense SEMIA6319 Gho-3, Gho-8 B. japonicum USDA38 B. japonicum USDA115 B. japonicum USDA6 God-1 Cha-4 Cha-6 Nau-1 God-2 Nau-6, Pok-6, Kha-10, B. japonicum USDA59 B. elkanii (7,31)(pH 3.6-6.4) B. liaoningense (0,5)(pH 7.4) B. japonicum (15,0)(pH 4.8) B. yuanmingense (0,16) (pH 5.0-7.4) B. japonicum (28,0)(pH 3.6-4.9) 根粒菌の地理生態学： ネパール根粒菌 B. japonicum 低温区 23/17℃ B. elkanii 優占株 ⾮優占株 ⾼温区 同数接種 Bradyrhizobium sp. ネパール 根粒菌 2800ｍ ⼟壌 根圏⼟壌 根粒 200ｍ 根粒中の種の分布は気候と土壌pHに依存 土壌pH 温帯(900-2000m) 亜熱帯(200-600m) B. liaoningense 7.4 B. yuanmingense 6.4-5.8 B. elkanii B. japonicum 5.1-4.8 4.4-3.6 33/27℃ 0% 50% 100% 0% 50% 100% 4
© Copyright 2024 Paperzz
