ＥＰＳ生産性窒素固定エンドファイトによるイネの生育促進と分子メカニズム

产EPS固氮内生菌对水稻的促生长及分子机制

基本信息

批准号：
18J12765
负责人：
新庄莉奈
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya 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 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12765/
关键词：
イネエンドファイト窒素固定 EPS Burkholderia

项目摘要

本年度は、Burkholderia vietnamiensis RS1株により促進される窒素形態を明らかにするため、硝酸を15Nでラベルした硝酸アンモニウムを施用し、非接種区とRS1株接種区で15Nの吸収量を比較した。その結果、RS1を接種したイネでは非接種区のイネと比べて、硝酸態窒素をより多く吸収していることが明らかになった。一方アンモニア態ではそのような増加が見られなかった。このことからRS1株を接種したイネでは、特に硝酸態窒素の吸収が促進されていることが示された。またB. vietnamiensis RS1株は、高酸素濃度に応答してEPSを生産し、液体培地を固化させる性質を持つ。RS1株におけるEPS生成と窒素固定活性の関連性を明らかにするため、大気酸素濃度条件でEPSを生産しない変異株を作出した。RS1株のゲノムへトランスポゾン配列をランダムに挿入し変異体群を作出した。これら変異体群のスクリーニングの結果、大気酸素濃度条件下でも液体培地を固化しない１変異体が選抜された。この変異体では、野生株と比較して、窒素固定活性（ARA）および窒素固定関連遺伝子(nifH、 nifD、 nifK)の発現が顕著に低下していた。さらにインバースPCR法によってトランスポゾン挿入部位を調べたところ、膜タンパク質であるDsbDをコードする遺伝子(dsbD)にトランスポゾンが挿入されていることが明らかとなった。以上の結果からdsbD遺伝子がEPSの生成や分泌に関与し、酸素存在下におけるin vitroでの窒素固定活性の維持に不可欠であることが示唆された。またこのdsbD変異株をイネに接種したところ、イネ根への侵入、硝酸体窒素の吸収促進、および生育促進がRS1株（野生株）と比較して顕著に低下し、dsbD遺伝子がイネへの感染および生育促進に深く関与している可能性が示された。

今年，为了明确越南伯克霍尔德杆菌RS1菌株促进的氮形态，我们将15N标记的硝酸铵施用到硝酸中，并比较了未接种地块和接种RS1菌株的地块吸收的15N量。结果表明，接种RS1的水稻比未接种的水稻吸收更多的硝态氮。另一方面，在氨形式中没有观察到这种增加。这表明，接种RS1菌株的水稻特别促进了硝态氮的吸收。此外，越南芽孢杆菌RS1菌株响应高氧浓度产生EPS，并具有固化液体培养基的特性。为了阐明菌株 RS1 的 EPS 产量和固氮活性之间的关系，我们创建了一个在大气氧浓度条件下不产生 EPS 的突变菌株。通过将转座子序列随机插入 RS1 菌株的基因组中，创建了一组突变体。筛选这些突变体组的结果是，选择了一种即使在大气氧浓度条件下也不会固化液体培养基的突变体。在该突变体中，与野生型相比，固氮活性（ARA）和固氮相关基因（nifH、nifD、nifK）的表达显着降低。使用反向PCR对转座子插入位点的进一步研究表明，转座子被插入到编码膜蛋白DsbD的基因(dsbD)中。这些结果表明，dsbD 基因参与 EPS 的产生和分泌，并且对于在体外有氧条件下维持固氮活性至关重要。当将该dsbD突变株接种到水稻中时，与RS1株(野生株)相比，对水稻根部的侵入、硝态氮吸收的促进作用以及生长促进作用显着降低，表明dsbD基因被转移到水稻中。该病毒可能深入参与感染和促生长。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Comprehensive analysis of the mechanisms underlying enhanced growth and root N acquisition in rice by the endophytic diazotroph, Burkholderia vietnamiensis RS1

DOI：
10.1007/s11104-020-04506-3
发表时间：
2020-04
期刊：
Plant and Soil
影响因子：
4.9
作者：
Rina Shinjo;A. Tanaka;D. Sugiura;Takamasa Suzuki;Kazuma Uesaka;Yumiko Takebayashi;M. Kojima;H. Sakak
通讯作者：
Rina Shinjo;A. Tanaka;D. Sugiura;Takamasa Suzuki;Kazuma Uesaka;Yumiko Takebayashi;M. Kojima;H. Sakak

Burkholderia vietnamiensis による生育促進効果の植物種間差異

越南伯克霍尔德菌促生长作用的植物种类差异

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Aiko Tanaka;Daigo Takemoto;Takamasa Suzuki;Kazuma Uesaka;Nobuo Yamaguchi;Motoyasu Otani;Osamu Nakayachi;Nobukazu Tanaka;新庄莉奈，田中愛子，近藤始彦
通讯作者：
新庄莉奈，田中愛子，近藤始彦

Contributions of extracellular polysaccharides to nitrogen fixation in Burkholderia vietnamiensis”

“细胞外多糖对越南伯克霍尔德氏菌固氮的贡献”