カロチノイド合成関与遺伝子を用いた光合成細菌の分類体系の再編

利用参与类胡萝卜素合成的基因重组光合细菌的分类系统

• 批准号: 12760056
• 负责人: 中川 浩子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760056/
• 关键词: 光合成細菌; FPP synthase; phylogeny; イソプレノイド; Phylogeny

光合成細菌と非光合成細菌との進化的関係を明らかにし、αProteobacteriaの光合成細菌の分類学的再編を目的に、イソプレノイド合成系酵素、Farnesyl diphosphate synthase(FPPS)に注目し、本酵素をコードする遺伝子を決定し、分子系統解析を行った。紅色非硫黄光合成細菌Rhodobacter属、Rhodovulum属、Rhodopsudomonas属、これら光合成細菌と16S rDNAの近縁性が示唆されている非光合成細菌Agrobacterium ferginum、Bradyrhizobium属、さらに、同じくαProteobacteriaに属する根粒形成菌Rhizobium属、Shinorhizobium属、Mesorhizobium属、さらにAgrobacteirum属についてFPPS遺伝子の塩基配列を決定した。データバンク上のFPPS遺伝子も含めて分子系統解析を行った結果、下記のことが明らかとなった。1)FPPS遺伝子は16S rDNA.とほぼ同様の系統進化を辿っており、2)16S rDNAlこ比べて、進化速度が非常に速い。3)そのことより、FPPS遺伝子は、科以下の階層の分類に有効な分子マーカーとなりうる。4)Rhodobacter属とRhodovulum属とAgrobacterium ferginumとの近縁関係は、FPPS遺伝子からも示唆された。5)Rhodopseudomonas属とBradyrhizobium属との近縁関係は、FPPS遺伝子からは示されず、この点において、16S rDNAの結果とは異なる。6)根粒菌は2種類のFPPSを有している可能性が示唆され、根粒菌に特有のFPPSは共生プラスミドもしくは共生領域に存在することを明らかにした。このことより、根粒形成能の水平移動説を支持する結果を得た。以上のことより、αProteobacteriaの光合成細菌の分類体系は一つの科には統合するべきではなく、16S rDNAではその近縁性が示唆されているRhodopseudomonas属とBradyrhizobium属は別属として扱うべきであると考えられた。また、根粒形成菌に共通したFPPSホモログが見つかったことから、根粒形成能との関連について今後、新規イソプレノイド化合物の発見が期待できる。

为了阐明光合细菌和非光合细菌之间的进化关系，并重新整理α变形菌中光合细菌的分类，我们重点研究了类异戊二烯合成酶法呢基二磷酸合酶（FPPS），并开发了编码该酶的基因和分子。进行了系统发育分析。红细菌属、红霉菌属、红假单胞菌属和农杆菌属的红色非硫光合细菌，农杆菌属是一种非光合细菌，其 16S rDNA 已被认为与这些光合细菌密切相关。确定了ferginum属和Bradyrhizobium属以及根瘤菌Rhizobium、Shinorhizobium和Mesorhizobium（也属于αProteobacteria）和农杆菌属的FPPS基因的碱基序列。通过对数据库中的 FPPS 基因进行分子系统发育分析，明确了以下内容。 1) FPPS基因遵循与16S rDNA几乎相同的系统发育进化。 2) 进化速度比16S rDNA快得多。 3）因此，FPPS基因可以作为科以下分类的有效分子标记。 4) FPPS基因也表明红细菌属、红酵母属和农杆菌属之间存在密切的亲缘关系。 5) FPPS基因并未表明红假单胞菌属和慢生根瘤菌属之间存在密切关系，这与16S rDNA结果在这方面有所不同。 6)有人提出根瘤菌可能有两种类型的FPPS，并揭示了根瘤菌特有的FPPS存在于共生质粒或共生区域中。这些结果支持了结瘤能力的水平运动理论。综上所述，αProteobacteria中光合细菌的分类系统不应该合并为一科，并且基于16S rDNA被认为密切相关的红假单胞菌属和慢生根瘤菌属应该被视为单独的属。 。此外，由于发现了结瘤细菌常见的FPPS同源物，我们有望在未来发现与结瘤能力相关的新的类异戊二烯化合物。

项目成果

J.J.L.Cantera et al.: "Farnesyl diphosphate synthase gene of three phototrophic bacteria and its use as a phylogenetic marker"Int.J.Syst.Evol.Microbiol.. 52(in press). (2002)

J.J.L.Cantera 等人：“三种光养细菌的法呢基二磷酸合酶基因及其作为系统发育标记的用途”Int.J.Syst.Evol.Microbiol.. 52（出版中）。

J.J.L.Cantera et al.: "Molecular systematic studies of photo trophic bacteria using farnesyl diphosphate synthase gene"Preceedings of the 4th Asia-Pacific Biotechnology Congress. 270-276 (2001)

J.J.L.Cantera等：“利用法尼基二磷酸合酶基因对光养细菌进行分子系统研究”第四届亚太生物技术大会论文集。