イオンビーム突然変異育種法により作出したダイズ根粒菌高温耐性変異株のゲノム解析

Genome analysis of a high temperature tolerant mutant of USDA110 generated by ion-beam microbial mutation-breeding technology

武田 喜代子; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*; 大津 直子*; 横山 正*

Takeda, Kiyoko; Sato, Katsuya; Narumi, Issey*; Otsu, Naoko*; Yokoyama, Tadashi*

東南アジア等では化学肥料からの脱却を目指し、根粒菌とマメ科植物の共生関係を利用した根粒菌バイオ肥料の利用が奨励されている。しかし、輸送や保存時の高温による接種菌の活性低下等の問題があり改良が望まれている。そこで本研究では、バイオ肥料への利用と高温耐性機構の解明を目的として、ダイズ根粒菌 USDA110株のイオンビーム突然変異育種を試み、42Cで7日間生存可能なダイズ根粒菌の高温耐性変異株の作出に成功した。さらに、作出した高温耐性変異株の次世代シークエンスデータ解析を行い、野生株と比較したところ、1.27Mbpの逆位という大規模なゲノム構造変異、及び一塩基置換・欠失及び挿入などの20か所程度の小規模なDNA塩基変異が存在することを明らかにした。これらの大規模な構造変異あるいは小規模な遺伝子変異が高温耐性に寄与していることが示唆された。

We have tried to generate high temperature tolerant mutants of USDA110 using ion beam breeding technology. Consequently, we obtained a mutant, M14, which can survive at 42C for at least 7 days. The genome sequence data of M14 were accumulated using a GS Junior System. The data were then mapped to the reference sequence of strain USDA110 using a GS Reference Mapper software. About 99.5% of the reference sequence was covered with the M14 sequence. Genome comparison revealed a large-scale structural change in the circular M14 genome. Namely, a DNA region at the coordinates 4,029,225 5,299,697 (1,270,473 bp) was inverted. In addition, about 20 mutations such as base substitutions, insertions and deletions were found in M14. The acquirement of high temperature tolerance in M14 could be attributed to a large-scale inversion and/or small-scale mutations.