Analysis of diversity of rhizobial genome and the community structure in Philippines and Japan based on environmental gradients

基于环境梯度的菲律宾和日本根瘤菌基因组多样性及群落结构分析

• 批准号: 21KK0103
• 负责人: 佐伯 雄一
• 金额: $ 12.15万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-10-07 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0103/
• 关键词: ダイズ; リョクトウ; ササゲ; 根粒菌; 群集構造; 温帯; 熱帯; マメ科作物; 多様性; 環境傾度; 温帯ー熱帯; フィリピン; 気候変動

国際共同研究は日本の研究者が現地へ渡航し、現地カウンターパートと活動するものであるが、採択初年度はコロナ禍の渡航制限のため現地での活動はできなかった。二年目となる2022年度はフィリピンへの渡航制限が緩和されたため、フィリピンCentral Luzon State Univ. (CLSU)へ夏と冬の2回渡航して研究を行った。カウンターパートであるDr. Masonの協力を得ながら、CLSUにおいてダイズ、リョクトウ、ササゲ、インゲンの栽培を実施した。ダイズ、リョクトウ、ササゲについて採取した根粒からDNAを抽出した。宮崎大学では、同様にダイズ、リョクトウ、ササゲの栽培を行い、島根大学でリョクトウ、ササゲの栽培を行った。栽培後、着生した根粒からDNAを抽出した。これらのDNAサンプルを、16S rRNA遺伝子をターゲットとしたアンプリコンシークエンス解析に供した。その結果、解析したマメ科作物種の感染根粒菌はBradyrhizobium属であった。そこで次にBradyrhizobium属特異的16S-23S rRNA gene ITS領域をターゲットにアンプリコンシークエンス解析を行った。その結果、日本の土壌から検出された根粒菌は、ダイズ、リョクトウ、ササゲの宿主の違いによらずダイズ根粒菌として扱われるB. japonicum, B. elkaniiのITS領域のクラスターに分類された。また同様に、フィリピンCLSUから分離された根粒菌は、B.elkaniiとB.yuanmingenseが優占していた。ITS多型を元にしたアンプリコンシークエンス解析では、ダイズ、リョクトウ、ササゲ根粒菌を相互に区別することは困難であったが、根粒から抽出したDNAを元にした感染根粒菌の群集構造解析は十分可能であった。今後、感染根粒菌の群集構造解析を中心にフィリピンと日本の比較解析を進めていく。

国际联合研究涉及日本研究人员前往现场并与当地同行合作，但在选择的第一年，由于冠状病毒大流行造成的旅行限制，他们无法在当地开展活动。第二年，2022年，菲律宾的旅行限制放宽，所以我在夏季和冬季两次前往菲律宾中央吕宋州立大学（CLSU）进行研究。在我的同行梅森博士的合作下，我在 CLSU 种植了大豆、绿豆、豇豆和芸豆。从大豆、绿豆和豇豆收集的根瘤中提取 DNA。同样，宫崎大学种植大豆、绿豆和豇豆，岛根大学种植绿豆和豇豆。培养后，从已建立的根瘤中提取DNA。对这些 DNA 样本进行针对 16S rRNA 基因的扩增子序列分析。结果，感染所分析的豆科植物的根瘤菌属于慢生根瘤菌属。因此，我们接下来针对慢生根瘤菌属特异性 16S-23S rRNA 基因 ITS 区域进行了扩增子序列分析。结果，在日本土壤中检测到的根瘤菌被分类为 B. japonicum 和 B. elkanii 的 ITS 区域簇，无论大豆、绿豆和豇豆之间的寄主差异如何，都将其视为大豆根瘤菌。同样，从菲律宾 CLSU 分离的根瘤菌以 B.elkanii 和 B.yuanmingense 为主。在基于ITS多态性的扩增子序列分析中，很难区分大豆、绿豆和豇豆根瘤菌，但基于从根瘤中提取的DNA对感染根瘤菌的群落结构分析是相当成功的。未来，我们将继续对菲律宾和日本进行比较分析，重点是感染根瘤菌的群落结构分析。

项目成果

根粒菌の窒素固定活性と宿主ダイズ遺伝子発現に関する研究

根瘤菌固氮活性及宿主大豆基因表达研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Sara A. Eltigani;Mohamed M. Eltayeb;Jiro Arima;Takeshi Taniguchi;Atsushi Ishihara;佐伯雄一;佐伯雄一;佐伯雄一;Yonghae Lee・橋口正嗣・明石良・Marwa MR Mahmoud・山本昭洋・佐伯雄一;矢野俊一・多久島照弥・山本昭洋・江澤辰広・佐伯雄一;矢野俊一・多久島輝弥・杉村悠作・佐伯雄一・江沢辰広;矢野俊一 ・多久島輝弥・杉村悠作・佐伯雄一・江澤辰広
• 通讯作者: 矢野俊一 ・多久島輝弥・杉村悠作・佐伯雄一・江澤辰広

Effect of drought stress on proline and polyamine in Lotus japonicus

干旱胁迫对莲子脯氨酸和多胺的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Sara A. Eltigani;Mohamed M. Eltayeb;Jiro Arima;Takeshi Taniguchi;Atsushi Ishihara;佐伯雄一;佐伯雄一;佐伯雄一;Yonghae Lee・橋口正嗣・明石良・Marwa MR Mahmoud・山本昭洋・佐伯雄一
• 通讯作者: Yonghae Lee・橋口正嗣・明石良・Marwa MR Mahmoud・山本昭洋・佐伯雄一

根粒形成に関与しない根粒菌の窒素固定活性に依存するダイズ遺伝子

依赖于不参与根瘤形成的根瘤菌固氮活性的大豆基因

• 发表时间: 2022
• 作者: Sara A. Eltigani;Mohamed M. Eltayeb;Jiro Arima;Takeshi Taniguchi;Atsushi Ishihara;佐伯雄一;佐伯雄一;佐伯雄一;Yonghae Lee・橋口正嗣・明石良・Marwa MR Mahmoud・山本昭洋・佐伯雄一;矢野俊一・多久島照弥・山本昭洋・江澤辰広・佐伯雄一
• 通讯作者: 矢野俊一・多久島照弥・山本昭洋・江澤辰広・佐伯雄一

窒素固定活性に依存しない根粒形成制御モジュール

与固氮活性无关的根瘤形成控制模块

• 发表时间: 2021
• 作者: Sara A. Eltigani;Mohamed M. Eltayeb;Jiro Arima;Takeshi Taniguchi;Atsushi Ishihara;佐伯雄一;佐伯雄一;佐伯雄一;Yonghae Lee・橋口正嗣・明石良・Marwa MR Mahmoud・山本昭洋・佐伯雄一;矢野俊一・多久島照弥・山本昭洋・江澤辰広・佐伯雄一;矢野俊一・多久島輝弥・杉村悠作・佐伯雄一・江沢辰広
• 通讯作者: 矢野俊一・多久島輝弥・杉村悠作・佐伯雄一・江沢辰広

Central Luzon State Unibersity(フィリピン)

中央吕宋州立大学（菲律宾）