Agrobacterium rhizogenes 感染による不定根分化機構を明らかにすることで、植物の不定根の分化機構の糸口をつかめると考え、 A. rhizogenes のRi plasmidおよびここに存在する発根遺伝子群rooting locus gene (rol)の機能の解明を行っています。これまでの私たちの研究で次のようなことが分かってきました。

1. 日本国内で単離された A. rhizogenes MAFF301724株のRi plasmid(pRi1724)のマッピング、T-DNAならびにプラスミド全体（広島大・理・吉田和夫教授との共同研究）の塩基配列の決定を行い、rol遺伝子群の遺伝座位の決定を行った。その結果、pRi1724は全長約215kbで、T-DNAは15.1kbであり、ここに、rolA,B,CおよびORF8,13,14といったrol遺伝子群を含め11個のORFが存在すること、rol遺伝子群の座位は、これまで報告されているpRiA4やpRi8196と同様であり、core-T-DNAと呼ばれるこの領域のプラスミド間での保存性の高さが示された。
   
   
2. core-T-DNA領域外の遺伝子群はユニークで、特にオピンの一種のミキモピンを合成する酵素(mikimopine synthase gene: mis)は他のプラスミドには存在しないものである。Misタンパク質は感染植物細胞内でのみ生産され、ヒスチジンとα-ケトグルタル酸からミキモピンを生合成する酵素であると推定されてきた。mis遺伝子を単離し、これを導入したトランスジェニックタバコ植物でミキモピンが蓄積されること、大腸菌で発現したMisタンパク質がNADH存在下でヒスチジンとα-ケトグルタル酸からミキモピンを生合成できることより、本遺伝子産物がmikimopine synthaseであることを証明した。
   
   
3. rol 遺伝子群のうち、どの rol 遺伝子が不定根分化に関与するか、また、分化した不定根の増殖（伸長および分岐）に関与するかを明らかとするために、これらの遺伝子の単独および複合した機能の解析を行っている。現在までに、rolA および rolB が単独で発根能を示すこと、rolC は全く発根能を示さず、さらにrolA,Bによる発根能を低下させることなどが、明らかとなってきた。一方、分化した不定根の増殖活性のうち、伸長は逆に rolA, B に rolC が加わることで上昇することが明らかとなった。また、ORF13が加わることで分岐が著しく高まることから、ORF13が側根の分裂組織の分化に関わる何らかの機能を有することが示唆された。これより、アラビドプシスの側根形成の変異株を用いた遺伝学とは異なるアプローチが期待できる。
   
   
4. 単独で不定根分化能を持つ rolB 遺伝子が植物ホルモンの一種であるオーキシンのシグナル伝達系にリンクしている可能性が、これまでの他の研究者による報告の中から示唆されている。そこで、酵母 Two-hybrid 系でタバコ cDNA ライブラリーからRolBタンパク質と相互作用するシグナル因子をスクリーニングしている。14-3-3と呼ばれるタンパク質がその候補としてスクリーニングされ、現在 RolB との関係を生化学的およびトランスジェニックによる手法を用いてアプローチしており、その機能解明によって不定根分化の分子レベルでの機構が明らかになると期待している。

　なお、本研究に関する成果は以下の通りです。

A. 報文

• Tanaka, N. (1990). Detection of opines by paper electrophoresis. Plant Tissue Cult. Lett. 7, 45-47.
  
  
• Tanaka, N., Matsumoto, T. and Oka, A. (1993). Molecular analysis of T-DNA region on the root-inducing plasmid (Ri) in a mikimopine type Agrobacterium rhizogenes strain 1724. Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. 59, 155-162.
  
  
• Tanaka, N., Takao, M. Matsumoto, T. Machida, Y. (1993) Transformation of Agrobacterium rhizogenes strain MAFF03-01724 by electroporation. Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. 59, 587-593.
  
  
• Tanaka, N., Matsumoto, T. Machida, Y. (1993) Transfer and analysis of pRi1724 in Agrobacterium rhizogenes strain MAFF03-01724 by conjugation or electroporation. Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. 59, 594-600.
  
  
• Tanaka, N. (1993). Introduction of DNA into Agrobacterium spp. by electroporation. Plant Tissue Cult. Lett. 10, 194-196.
  
  
• Tanaka, N. and Oka, A. (1994). Identification of rol genes on pRi1724 in Agrobacterium rhizogenes strain MAFF03-01724. Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. 60, 45-52.
  
  
• Tanaka, N. and Oka, A. (1994). Restriction endonuclease map of the root-inducing plasmid (pRi1724) of Agrobacterium rhizogenes strain MAFF03-01724. Biosci. Biotech. Biochem. 58, 297-299.
  
  
• Tanaka, N., Ikeda, T. and Oka, A. (1994). Nucleotide sequence of the rol region of the mikimopine-type root inducing plasmid pRi1724. Biosci. Biotech. Biochem. 58, 548-511. Link to PubMed
  
  
• Tanaka, N., Takao, M. and Yamashita, K. (1995) Antibiotic resistance of Agrobacterium strains isolated in Japan. Ann. Phytopahthol. Soc. Jpn. 61, 441-450.
  
  
• Tanaka, N., Yamakawa, M. and Yamashita I. (1998) Characterization of transcription of genes involved in hairy root induction on pRi1724 core-T-DNA in two Ajuga reptans hairy root lines. Plant Sci. 137, 95-105. Link to PubMed
  
  
• Watanabe, N., Tanaka, N. and Yamashita, I. (1998) Efficient DNA minipreparation by modified benzyl chloride method from hairy roots of Ajuga reptans to detect rolB gene from Ri plasmid. Plant Biotech. 15, 245-247.
  
  
• Moriguchi, K. Nishida, T. Maeda, Y. Tanaka, N. and Yoshida, K. (1998) Genome structure of Ri plasmid (1). Construction of linking library and physical map of pRi1724 in Japanese Agrobacterium rhizogenes. Nucleic Acid Symp.. 39, 189-190.
  
  
• Maeda, Y., Moriguchi, K., Kataoka, M., Satou, M., Satutui, N., N. H. Tanaka, N. and Yoshida, K. (1999) Genome structure of Ri plasmid (2). Sequencing analysis of T-DNA and its flanking regions of pRi1724 in Japanese Agrobacterium rhizogenes . Nucleic Acid Symp. 42, 67-68. Link to PubMed
  
  
• Satutui, N.N.H., Moriguchi, K., Sato, M., Kataoka, M., Maeda, Y., Tanaka, N. and Yoshida, K. (2000) Genome structure of Ri plasmid (3): Sequence analysis of the vir region of pRi1724 in Japanese Agrobacterium rhizogenes. Nucleic Acid Symp. 44, 95-96.
  
  
• Moriguchi, K., Maeda, Y., Satou, M., Kataoka, M., Tanaka, N. and Yoshida, K. (2000) Analysis of unique variable region of a plant root inducing plasmid, pRi1724, by the construction of its physical map and library. DNA Res. 7, 157-163. Link to PubMed
  
  
• Suzuki, K., Tanaka, N. and Yamashita, I. (2001) Mikimopine synthase (mis) gene on pRi1724. Gene 263, 49-58. Link to PubMed
  
  
• Tanaka, N., Fujikawa, Y., Aly, M.A.M., Saneoka, H., Fujita, K. and Yamashita, I. (2001) Proliferation and rol gene expression in hairy root lines of Egyptian clover. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 66, 175-182.
  
  
• Moriguchi, K., Maeda, Y., Satou, M., Satutui, N.N.H., Kataoka, M., Tanaka, N. and Yoshida, K. (2001) The complete nucleotide sequence of a plant root-inducing (Ri) plasmid indicated its chimeric structure and evolutionary relationship between tumor-inducing (Ti) and symbiotic (Sym) plasmids in Rhizobiaceae. J. Mol. Biol. 307, 771-784. Link to PubMed
  
  
• 松本省吾、高木諭美、鈴木　学、田中伸和、福井博一 (2001) 理科教材としての遺伝子導入系−2.　岐阜県産アグロバクテリウムの感染によるトランスジェニック植物の作出−. 岐阜大学教育学部研究報告=自然科学＝ 26, 49-53.

B.著書、総説、解説

田中伸和（1999）植物を利用する賢い細菌たち. バイオテクノロジー講義. (広島大学大学院分子生命機能科学専攻編). 朝倉書店. pp11-19.

発根バクテリアを使って植物の根を改良する
植物改良へのアプローチ
Agrobacterium 属細菌とタバコ属植物の共進化
その他の研究