生命工学部

Faculty of Life Science and Biotechnology

生物工学科

広岡 和丈(ひろおか かずたけ)

職 名 教授
学 位 博士(工学)
専門分野 分子遺伝学、分子生物学、微生物学、タンパク質工学
担当科目 化学Ⅱ、代謝制御学、化学生態学、バイオ情報処理演習、生物生産実験など
メッセージ 植物の根のまわり(根圏)には数多くの微生物が生息しており、それらの中には植物にとって病気をもたらす有害なものもいれば、生育を助ける有益なものもいます。私たちは、植物にとって有益な微生物の1つである「枯草菌」が植物や他の根圏微生物と相互作用する仕組みについて研究することで、根圏微生物の植物栽培への効果的な利用を目指しています。

枯草菌は身近な微生物

土壌細菌である枯草菌は、日本では古くから納豆などの発酵食品製造に利用されてきました。元々、納豆は煮豆を稲わらに包んで保温することで、稲わらに付着した枯草菌(納豆菌)が煮豆を発酵して作られていました。このことからもわかるように、枯草菌は植物と共存して生息しています。

納豆を寒天培地で培養すると、豆に付着した菌の増殖がみられます。

枯草菌にはどのような特徴があるの?

枯草菌(こそうきん、学名Bacillus subtilis)は、土壌・枯草の中など自然界に広く分布しており、枯れ草に多くいることが「枯草菌」という名前の由来です。長さ2~3μmで細長い棒のような形をした「桿菌(かんきん)」であり、細胞の外側が厚い細胞壁に被われた「グラム陽性菌」でもあります。枯草菌は、根圏で「バイオフィルム」と呼ばれる構造を形成することで他の微生物の繁殖を妨げ、またサーファクチンやイツリンAといった抗菌物質を分泌しており、植物病原性をもつ糸状菌などに対して防除効果を示すことが知られています。

細胞分裂途中の枯草菌の電子顕微鏡写真。

枯草菌と植物との相互作用にフラボノイドが関係している。

マメ科植物と共生して窒素固定を行う「根粒菌」は、宿主植物が分泌するフラボノイドを感知して根粒形成に必要な遺伝子群を活性化することが知られていました。枯草菌は、根粒菌のように直接共生関係にはありませんが、植物と密接して生息していることから、枯草菌もフラボノイドを感知して根圏環境に適応するように遺伝子発現を調節していると考えました。そこで、枯草菌がもつ遺伝子の中で、フラボノイドによって活性化されるものを調べ、その結果、「フラボノイド分解」、「抗生物質耐性」、「鉄イオン取り込み」に関わる遺伝子群が活性化されることがわかり、枯草菌の根圏環境に適応する仕組みの一端が明らかとなり、植物が自身の鉄イオンの取り込みに枯草菌を利用するのではないかと考えられました。

植物と様々な根圏微生物との相互作用