Bradyrhizobium symbiosis signaling in the rice rhizosphere

水稻根际慢生根瘤菌共生信号

基本信息

批准号：
22K05596
负责人：
安田美智子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05596/
关键词：
イネ Bradyrhizobium NLP 窒素固定植物微生物共生

项目摘要

水田で栽培したイネの根には窒素固定能を有するBradyrhizobium属細菌が多く生息していることを16S rRNAの細菌叢解析により明らかにした。また、イネの硝酸応答シグナルの中心的役割を担うNLP遺伝子のTos挿入変異体では、野生株イネに比べてBradyrhizboium属細菌の存在比が増加していた。この結果から、イネが環境中の窒素条件を感知し、NLPを介して根圏の窒素固定菌との共生を制御している可能性が考えられたが、NLPを介した窒素獲得メカニズムは不明であった。また、これまでに用いていたTos挿入変異体には複数のTosが挿入していたことから、NLP遺伝子だけ変異させた材料が必要であった。そこで本研究では、イネに共生するBradyrhizobium属細菌の共生シグナルを解明することを目的とし、本年度は実験材料となるCRISPR/Cas9法を用いたイネNLP変異体の作成を試みた。NLP遺伝子に対するCRISPR/Cas9用のベクターを構築して、アグロバクテリウム法によりイネに導入し、現在までにイネNLP変異体を獲得した。一部の変異体はまだ途中段階であることから、変異体の種子がある程度揃った段階で、水田の土を用いたイネ根圏微生物叢の解析、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析を実施し、野生株とNLP変異体を比較し、NLPにより制御される根圏微生物の動向を網羅的に解析し、イネの硝酸シグナルを介する根圏微生物の制御機構を明らかにする。

16S rRNA微生物群分析表明，稻田中生长的水稻根部栖息着许多具有固氮能力的慢生根瘤菌。此外，在NLP基因的Tos插入突变体中（在水稻的硝酸盐反应信号中发挥着核心作用），与野生型水稻菌株相比，缓生根菌细菌的丰度有所增加。这些结果表明，水稻可能通过NLP感知环境中的氮状况并控制与根际固氮细菌的共生，但通过NLP获取氮的机制尚不清楚。此外，由于迄今为止使用的Tos插入突变体插入了多个Tos，因此需要仅NLP基因突变的材料。因此，在本研究中，我们旨在阐明与水稻共生的慢生根瘤菌的共生信号，今年我们尝试使用CRISPR/Cas9方法作为实验材料创建水稻NLP突变体。我们构建了NLP基因的CRISPR/Cas9载体，并利用农杆菌法将其导入水稻，目前已获得水稻NLP突变体。由于一些突变体仍处于中期阶段，一旦我们有了足够的突变体种子，我们将利用稻田土壤进行水稻根际微生物群分析、转录组分析和代谢组分析，我们将比较野生菌株和NLP突变体。，全面分析NLP控制的根际微生物变化趋势，阐明硝酸盐信号介导的水稻根际微生物的控制机制。