微生物および生化学技術ジャーナル

概要

組み換えSinorhizobium (Ensifer) meliloti 1021におけるシアノフィシン代謝がアルファルファ ( Medicago sativa )との共生に及ぼす影響

ヤセル・アブド＝エル＝カレム、ルドルフ・ライヒェルト、マルティン・クレーヘンブリンク、アレクサンダー・シュタインビュッヘル1

本研究の目的は、根粒菌における窒素を多く含むポリマーであるシアノフィシンの合成と分解が、マメ科植物の共生窒素固定と収穫量に及ぼす影響を調べることでした。このため、Anabaena sp. PCC7120 由来のシアノフィシン合成酵素を、共生菌 S. meliloti 1021 のバクテロイドで、単独または同じ細菌の細胞内シアノフィシナーゼ（野生型またはポリヒドロキシ酪酸陰性（PHB-）変異体）とともに発現させ、アルファルファ宿主植物の成長に対する影響を調べました。すべての株が宿主で窒素固定根粒の形成を誘導しましたが、さまざまなパラメータに明らかな違いが見られました。シアノフィシン合成酵素のみを発現する野生型に感染したアルファルファ植物は、野生型を接種した植物よりもシュート窒素含有量が著しく低く、窒素固定率が高かったが、シアノフィシン合成酵素に加えてシアノフィシナーゼを発現する S. meliloti 1021 では野生型の表現型を上回った。シアノフィシン合成酵素のみを発現する PHB- 変異体に感染した植物の成長は、2 つのタンパク質の両方を発現するか、どちらも発現しない PHB- 変異体に感染した植物の成長と比較して著しく損なわれた。シアノフィシン合成酵素およびシアノフィシナーゼを産生する野生型 S. meliloti 1021 によって誘導された根粒の切片の透過型電子顕微鏡写真では、野生型、PHB 変異体、または他のすべての組み換え S. meliloti 株によって誘導された根粒と比較して、粗面小胞体およびゴルジ膜がさらに拡張していることが示され、これらの根粒でより高い代謝活性が示唆されました。