根圏生態系における糖化アミノ酸代謝が果たす役割の解明

阐明根际生态系统中糖化氨基酸代谢的作用

基本信息

批准号：
18J22362
负责人：
島崎智久
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに単離したタバコ根、サントパインまたはニコチン添加土壌由来Arthrobacter属細菌のなかから代表菌株を20菌株選定し、PacBioシーケンサーを用いて全ゲノム解析を行った。これらに公共データベースから取得したArthrobacter属細菌のゲノム情報を加え、合計99菌株からなるpan-genomeを構築し比較ゲノム解析を行うことで、Arthrobacter属細菌のタバコ根への適応機構を明らかにすることを目指した。全ゲノム情報を用いた系統解析の結果、Arthrobacter属細菌が大きく3つの亜系統に分類されることが明らかになった。3亜系統のうち一つは動物や食品などを単離源とする菌株によって構成された一方、残りの2亜系統は主に植物や土壌由来の単離株によって構成された。このことから土壌や植物環境への適応がArthrobacter属細菌の種分化を駆動したと考えられた。タバコ根由来単離株の多くは単一亜系統に属しており、この亜系統は他の亜系統と比べ糖やアミノ酸代謝関連遺伝子を多く有していたことから、糖、アミノ酸代謝能が植物根への定着に寄与することが推察された。また、タバコ根由来単離株はサントパインおよびニコチン分解遺伝子を有していたことから、タバコ特異的な特化代謝産物の分解能がArthrobacter属細菌のタバコ根への定着や他の細菌種との競合に寄与することが明らかとなった。ニコチン分解遺伝子はニコチンが存在する環境から単離された菌株のみから同定されその系統内分布は系統関係を反映していなかった。このことからArthrobacter属細菌はニコチン存在下において水平伝播によりニコチン分解遺伝子を獲得しニッチを形成することが示唆された。

从前一年从烟根、山托平或添加尼古丁的土壤中分离的节杆菌属细菌中选出 20 株代表性菌株，并使用 PacBio 测序仪进行全基因组分析。通过添加从公共数据库获得的节杆菌细菌的基因组信息，构建了总共99个菌株的泛基因组并进行比较基因组分析，我们将阐明节杆菌细菌对烟草根部的适应机制。使用全基因组信息进行系统发育分析的结果表明，节杆菌属细菌可大致分为三个子系统。三个亚系之一由从动物和食品中分离的菌株组成，而其余两个亚系主要由来自植物和土壤的分离株组成。这表明对土壤和植物环境的适应驱动了节杆菌的物种形成。许多源自烟草根部的分离物属于单一亚系，并且该亚系比其他亚系具有更多与糖和氨基酸代谢相关的基因，这表明植物对糖和氨基酸代谢的能力做出了贡献。到根建立。此外，源自烟草根部的分离株具有桑托潘蛋白酶和尼古丁降解基因，表明分解烟草特有的专门代谢物的能力可能与节杆菌和其他细菌物种在烟草根部的定殖有关。这有助于竞争。尼古丁降解基因仅从存在尼古丁的环境中分离的菌株中鉴定出来，并且它们的系统内分布不能反映系统发育关系。这表明节杆菌通过水平传播获得尼古丁降解基因，并在尼古丁存在的情况下形成生态位。