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。

在今年，为了澄清越南越南菌株RS1促进的氮形态，应用了标记为15N的硝酸铵，并比较了15N的吸收，在未接种疫苗的和RS1菌株接种区域之间进行了比较。结果表明，与非疫苗接种区域中的水稻相比，接种RS1的水稻比稻的吸收更多的硝酸盐氮。另一方面，在氨状态下未观察到这种增加。这表明在接种RS1菌株的水稻中，特别促进了硝酸盐氮的吸收。此外，越南芽孢杆菌RS1菌株响应高氧浓度而产生EPS，并巩固了液体培养基。为了阐明RS1菌株RS1中EPS产生与氮固定活性之间的关系，我们创建了一个突变菌株，该突变体菌株在大气中的氧气浓度条件下未产生EPS。将转座子序列随机插入RS1菌株的基因组中，以创建一组突变体。由于这些突变体的筛选，即使在大气中的氧气浓度条件下也没有固化液体培养基的突变体。与野生菌株相比，该突变体的氮固定活性（ARA）和氮固定相关基因（NIFH，NIFD，NIFK）的表达显着降低。此外，当通过逆PCR检查转座子插入位点时，揭示了转座子插入了编码膜蛋白DSBD的基因（DSBD）中。上述结果表明，DSBD基因参与EPS的产生和分泌，对于在氧气存在下在体外维持氮固定活性至关重要。与Rs1菌株（野生菌株）相比，使用该DSBD突变菌株接种水稻还显着降低了水稻根的侵袭，硝酸盐氮的吸收以及生长促进，这表明DSBD基因可能与水稻中的DSBD基因深深涉及感染和促进水稻的生长。

项目成果

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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”