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J-GLOBAL ID：201902235723096935   整理番号：19A1650394

メタゲノムとプロテオーム解析による圃場栽培ソルガムの根と関連した窒素固定Bradyrhizobiumの同定【JST・京大機械翻訳】

Identification of Nitrogen-Fixing Bradyrhizobium Associated With Roots of Field-Grown Sorghum by Metagenome and Proteome Analyses

著者 (9件)： Hara Shintaro (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Sendai, Japan) ,  Morikawa Takashi (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Sendai, Japan) ,  Wasai Sawa (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Sendai, Japan) ,  Kasahara Yasuhiro (Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, Sapporo, Japan) ,  Koshiba Taichi (Earthnote Co., Ltd., Okinawa, Japan) ,  Yamazaki Kiyoshi (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo, Tokyo, Japan) ,  Fujiwara Toru (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo, Tokyo, Japan) ,  Tokunaga Tsuyoshi (Earthnote Co., Ltd., Okinawa, Japan) ,  Minamisawa Kiwamu (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Sendai, Japan)
資料名： Frontiers in Microbiology (Web)  (Frontiers in Microbiology (Web))
巻： 10  ページ： 407  発行年： 2019年 
JST資料番号： U7080A  ISSN： 1664-302X  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： モロコシ(Sorghum bicolor)は食品,バイオエタノール,および飼料生産のために世界的に栽培されている。ソルガムにおける窒素固定は1970年代以降研究されているが,機能性ジアゾ栄養菌の同定が用いられる培養法に依存するため,N_2固定細菌は圃場で栽培されたソルガム植物において広く調べられていない。本研究の目的は,「オミクス」アプローチを用いて,圃場栽培ソルガムに関連する機能性N_2固定細菌を同定することであった。4系統のソルガム(KM1,KM2,KM4,Km5)を福島県の圃場で栽培した。根,葉,および茎の窒素固定活性を,アセチレン還元と15N_2供給分析によって評価した。最も高い窒素固定活性は,後期成長段階でKM1とKM2系統の根で検出された。KM1およびKM2根から抽出された細菌細胞をメタゲノム,プロテオームおよび単離法により分析し,それらのDNAを分離し,配列決定した。メタゲノム配列におけるニトロゲナーゼ構造遺伝子配列を2つのニトロゲナーゼデータベースを用いて検索した。ほとんどの配列はBradyrhizobium種のnifHDKに割り当てられ,非根粒形成Bradyrhizobium sp. S23321と光合成B.oligotrophicum S58~Tを含んだ。アンプリコン配列とメタゲノム分析は,根におけるBradyrhizobiumの相対的に高い豊度(2.9~3.6%)を明らかにした。プロテオーム解析は,Bradyrhizobium種の3つのnifHDK蛋白質が,試料複製を通して一貫して検出されたことを示した。オリゴ栄養培地を用いて,8つの根粒菌分離株を精製した。それらの中で,2つの根粒菌分離株は16S rRNAとnif遺伝子を有し,それらはS23321とS58~Tに類似しており,これらはオミクス法により機能性ジアゾ栄養菌として予測された。分離株の両遊離細胞は,アセチレン還元アッセイにより半固体培地でN_2固定活性を発現した。これらの結果は,ソルガム根における主要な機能的N_2固定細菌が,光合成B.oligotrophicum S58~Tおよび非根粒形成Bradyrhizobium sp. S23321に類似するユニークな根粒菌であることを示唆する。著者らの知見に基づいて,著者らは,モロコシ植物のN_2固定活性レベル,他の作物におけるジアゾ栄養細菌による系統発生とゲノム比較,およびN_2固定と根粒形成におけるBradyrhizobium多様性について議論する。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： DNA【核酸】 ,  データベース ,  光合成 ,  系統発生 ,  *モロコシ属 ,  *栽培 ,  *窒素固定 ,  *ゲノム ,  *プロテオーム ,  単離 ,  タンパク質 ,  分離株 ,  *メタゲノム ,  *ブラディリゾビウム属 ,  リゾビウム属 ,  *リゾビウム科
準シソーラス用語： *Bradyrhizobium ,  根粒菌属 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： Bradyrhizobium ,  窒素固定 ,  ソルガム ,  メタゲノム ,  プロテオーム

分類 (2件)： 異種生物間相互作用  (EE01050A) ,  土壌生物  (FB04050N)

引用文献 (66件)：

• Andrews M., Andrews M. E. (2017). Specificity in legume-rhizobia symbioses. Int. J. Mol. Sci. 18:E705. doi: 10.3390/ijms18040705
• Bao Z., Okubo T., Kubota K., Kasahara Y., Tsurumaru H., Anda M., et al (2014). Metaproteomic identification of diazotrophic methanotrophs and their localization in root tissues of field-grown rice plants. Appl. Environ. Microbiol. 80 5043-5052. doi: 10.1128/AEM.00969-14
• Bao Z., Shinoda R., Minamisawa K. (2016). Draft genome sequence of Methylosinus sp. Strain 3S-1, an isolate from rice root in a low-N paddy field. Genome Announc. 4:e00932-16. doi: 10.1128/genomeA.00932-16
• Boddey R. M., Polidoro J. C., Resende A. S., Alves B. J. R., Urquiaga S. (2001). Use of the 15N natural abundance technique for the quantification of the contribution of N2 fixation to sugar cane and other grasses. Aust. J. Plant Physiol. 28 889-895. doi: 10.1071/PP01058
• Boyd E. S., Peters J. W. (2013). New insights into the evolutionary history of biological nitrogen fixation. Front. Microbiol. 4:201. doi: 10.3389/fmicb.2013.00201

タイトルに関連する用語 (9件)： メタゲノム ,  プロテオーム解析 ,  圃場 ,  栽培 ,  ソルガム ,  根 ,  窒素固定 ,  Bradyrhizobium ,  同定