強酸性土壌に適応する植物生育促進菌の高濃度アルミニウム耐性戦略を探る

探索植物促生菌适应强酸性土壤的高铝耐受策略

基本信息

批准号：
21K12298
负责人：
相澤朋子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

酸性土壌では、酸性に起因する様々な植物生育阻害要因が複合し、作物品種の栽培が困難である。なかでも、東南アジアに多く存在するpH 1-4という強酸性を示す酸性硫酸塩土壌は農業上特に深刻である。本研究では、ベトナムの酸性硫酸塩土壌に適応するイネ科植物の根表面から得たAcidocella aluminiidurans AL46株を用いている。同菌は、酸性により土壌から溶出して問題となるアルミニウム・マンガン等の耐性濃度が既報と比較して最も高い菌株であるが、その強烈な耐性・適応メカニズムは全く分かっていない。これまでに、以下の実験を行っている。【実験 1】アルミニウム存在下での不溶性リン酸塩可溶化に関わる分子の同定：酸性、かつアルミニウム存在下で有機酸とシデロフォア様分子が生産されることを確認した。この分子の構造について検討している。【実験 2】アルミニウム存在下で大きく変化する細胞膜脂肪酸の解析：アルミニウム存在下で、シクロプロパン環を含む脂肪酸の比率が大きく変化すること、これにより膜透過性が変化すること、さらにシクロプロパン脂肪酸生合成を阻害する試薬を用いて培養すると、アルミニウム耐性が変化することを確認した。【実験 3】アルミニウムの輸送に関わるトランスポーターの存在の検討：AL46が持つ2種のアンモニウムトランスポーターの解析を通じて、AL46 のもつトランスポーターを大腸菌内で発現させることが出来るようになった。この2種、およびその一部のアミノ酸を変化させたトランスポーターの性質を解析した。

在酸性土壤中，各种因酸性而抑制植物生长的因素复合在一起，导致农作物品种培育困难。其中，酸性硫酸盐土壤呈强酸性，pH值为1至4，在东南亚许多地区都有发现，对农业的影响尤为严重。在这项研究中，我们使用了 Acidocella aluminiidurans 菌株 AL46，该菌株是从适应越南酸性硫酸盐土壤的草种的根表面获得的。与之前报道的菌株相比，该菌株对铝和锰等物质具有最高浓度的抵抗力，这些物质因酸性而从土壤中浸出时会出现问题，但其强大的抵抗力和适应机制完全未知。到目前为止，我们已经进行了以下实验。 [实验1]铝存在下参与溶解不溶性磷酸盐的分子的鉴定：我们证实在酸性条件下和铝存在下会产生有机酸和铁载体样分子。我们目前正在研究该分子的结构。【实验二】铝存在下发生显着变化的细胞膜脂肪酸分析：铝存在下，含有环丙烷环的脂肪酸比例发生显着变化，使膜通透性发生变化，同时也说明环丙烷脂肪酸产量发生变化我们证实，当与抑制合成的试剂一起培养时，铝耐受性会发生显着变化。 [实验3]参与铝转运的转运蛋白的存在性的检验：通过分析AL46所具有的两种类型的铵转运蛋白，可以在大肠杆菌中表达AL46所具有的转运蛋白。我们分析了这两种类型以及具有一些氨基酸变化的转运蛋白的特性。