植物根圏植物成長促進酵母のSidD遺伝子の発現と生理的特徴

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Heliyon.2020 Jul;6(7):e04384. S2405-8440(20)31228-7. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e04384.Epub 2020-07-04.

植物根圏植物成長促進酵母のSidD遺伝子の発現と生理的特徴

Expression of SidD gene and physiological characterization of the rhizosphere plant growth-promoting yeasts.

Saad S El-Maraghy
Tohamy Anwar Tohamy
Khalid Abdallah Hussein

PMID: 32671269 PMCID: PMC7339048. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e04384.

抄録

根圏微生物がストレス緩和プロセスに寄与しているという証拠は増えてきているが、この植物-微生物相互作用のメカニズムはまだ解明されていない。植物の金属耐性を高めるためには、シデロフォア産生微生物が重要であると考えられてきた。本研究では，小麦（L. ）から根圏酵母を分離し，シデロフォア産生と重金属耐性を調べた。その結果、分離された35株のうち、重金属耐性と植物成長促進効果を示したのは8株のみであった。無機リン酸塩可溶化度が最も高かったのはIFM 63839（2.98 mg ml）とFI25-1F（2.54 mg ml）であった。高いシデロフォア産生能と重金属耐性を示した2つの株、すなわちYEAST-6およびYEAST-16を用いて、異なるレベルのCdおよびPb毒性ストレス下でのsidD遺伝子の発現を調べた。重金属耐性酵母株は、表現型の特徴と18S rRNA遺伝子の配列に基づいて特徴付けされ、同定された。SidD遺伝子の発現は、鉄制限条件下および他の重金属過剰条件下で生育した酵母で誘導され、600〜800μMの重金属の存在下ではあるが鉄制限下ではsidD遺伝子の発現が増加することが示唆された。微生物と植物の微量栄養素の相互作用の詳細な研究は、植物の生育促進の観点から根圏の役割についての理解を深めることになるだろう。

There is increasing evidence that rhizosphere microbes contribute to the stress mitigation process, but the mechanisms of this plant-microbe interaction are not yet understood. Siderophores-producing microorganisms have been considered important for enhancing metal tolerance in plants. In this study, rhizosphere yeasts were isolated from wheat ( L.) and examined for siderophores production and heavy metal resistance. Out of thirty-five isolates, only eight yeast strains showed heavy metal-resistance and plant-growth promotion properties. The highest inorganic phosphate-solubilization was shown by IFM 63839 (2.98 mg ml) and FI25-1F (2.54 mg ml). Two strains, namely YEAST-6 and YEAST-16 showed high siderophore production and heavy metal-resistance, were investigated for sidD gene expression under different levels of Cd and Pb toxicity stress. The heavy metal-resistant yeast strains were characterized and identified based on the phenotypic characteristics and their 18S rRNA genes sequence. SidD gene expression was induced by yeasts growing under iron-limiting conditions and excess of other heavy metal, suggesting that expression of sidD gene increases in the presence of 600-800 μM heavy metal but under iron limitation. Extensive studies of the microbe-plant micronutrient interactions will enrich our understanding of the rhizosphere role in the terms of plant growth promotion.