アシドバクテリウム・カプスラツム

アシドバクテリウム・カプスラツム
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	アシドバクテリオタ
クラス：	「アシドバクテリア」
注文：	アシドバクテリア
家族：	アシドバクテリア科
属:	アシドバクテリウム
種：	アスペルギルス・カプスラツム
二名法名
	アシドバクテリウム・カプスラツム; 岸本ら 1991

アシドバクテリウム・カプスラツムは細菌である。メナキノンを含む好酸性化学有機栄養細菌である。グラム陰性、通性嫌気性、中温性、非胞子形成性、莢膜、糖分解性、桿菌ある。周毛鞭毛によって運動する。基準株はJCM 7670である^。[1]

pH 3.0 から 6.0 の間で増殖できるが、pH 6.5 では増殖できない。エスクリン加水分解、β-ガラクトシダーゼ、カタラーゼ試験では陽性の結果を示し、オキシダーゼおよびウレアーゼ試験では陰性である。グルコース、デンプン、セロビオース、マルトースを唯一の炭素源として利用できるが、元素硫黄および第一鉄をエネルギー源として利用できない。^[1]この生物のもう 1 つの特徴は、土壌分離株の細胞を覆う多量の細胞外多糖類の存在である。細胞外多糖類の存在は接着力を高め、細菌が環境から栄養素をより容易に獲得できるようにする。^[2]

エコロジー

A. capsulatumは水生環境と陸生環境の両方に広く分布しているが^[3]、最初に酸性排水から分離された。^[1] rRNA遺伝子に基づく研究により、土壌、堆積物、湿地、廃水システムに存在することが明らかになった。^[3]さまざまな生態系に遍在し豊富に存在するため、生物地球化学的プロセスで重要な役割を果たしている。^[4] A. capsulatumは有機物が豊富な土壌を支配し、リグノセルロース植物バイオマスの微生物分解に関与していることも報告されている。^[5]

これらは廃鉱山などの鉄分を多く含む環境で頻繁に見られ、時には優勢となり、鉄循環において重要な役割を果たす可能性がある。^[2]

ゲノムの特徴

A. capsulatumのゲノムサイズは 4,127,496 塩基対と比較的小さく、プラスミドは確認されていない。A . capsulatumのゲノムには統合プロファージが見つかっており、鞭毛遺伝子と走化性遺伝子の完全な補完も確認されている。ゲノムにコードされているすべてのタンパク質の単一タンパク質系統樹は、アシドバクテリアとプロテオバクテリアの関係を支持している。さらに、A. capsulatum のタンパク質は、他のどの門のタンパク質よりもプロテオバクテリアの同等物と最も関連が深い。ゲノムは、さまざまな糖、アミノ酸、アルコール、代謝中間体を分解する能力をコードしており、キシラン、ヘミセルロース、ペクチン、デンプン、キチンなどの複雑な基質を使用することもできる。^[2]

A. capsulatum には、グリコシド加水分解酵素をコードする遺伝子と植物細胞壁分解酵素をコードする遺伝子が多数含まれており、特にペクチン分解をコードする遺伝子のクラスターが大きい。これらは、炭水化物が栄養経路と乾燥耐性において重要な役割を果たすことを示唆している。ポリマー分解特性は、酸性細菌が土壌中の分解者として、植物、真菌、昆虫由来の有機物の循環に関与している可能性を示している。研究では、炭素代謝能力にさらなる柔軟性と新規性があることも示唆されている。^[2]

ゲノム証拠は、硝酸塩、亜硝酸塩、そしておそらく一酸化窒素の還元による土壌と堆積物の窒素循環におけるA.capsulatumの役割を示唆している。同化性硝酸還元酵素の遺伝子配列は、シアノバクテリアで説明されているものと最も類似している。^[2]

代謝

A. capsulatumは通性嫌気性菌であるが^[6]、最初に発見されたときは好気性であると以前に説明されていた。^[1]その後の研究では、微酸素および無酸素条件下でゆっくりと増殖する能力が報告された。酸素圧が低下した状態では、ペクチン、ラフィノース、ラムノース、スクロース、キシロース、マルトース、メリビオース、ガラクトース上で最適な増殖が観察されたが、カルボン酸およびほとんどのアルコールは利用されなかった。嫌気性増殖は、糖および多糖類の発酵によって起こる。無酸素条件下でのセルロース分解の生成物は酢酸および水素である。細菌性セルロースバイオフィルムは、栄養欠乏環境に有用な鉄基質への付着を促進し容易にすることができると仮定されている。^[7]通性嫌気性生活により、この細菌は淡水湿地の好気性または無酸素性の境界で繁殖することができます。^[6]

A. capsulatum が鉄の酸化還元反応に重要な役割を果たしているという証拠が増えています。鉄を除去する能力は土壌での生存に不可欠です。A . capsulatumには、環境から鉄を取り込むことを可能にする遺伝子が含まれており、これは高親和性の鉄輸送体をコードするものです。^[2]

ポリケチド合成酵素（PKS）と非リボソームペプチド合成酵素（NRPS）は、シデロフォアの合成、抗生物質、抗真菌剤、抗ウイルス剤、抗腫瘍剤、抗線虫剤などの他の天然物質の合成における役割で知られています。A . capsulatumゲノムには、NRPをコードする3つのクラスター遺伝子、PKSをコードするいくつかの遺伝子、および1つのハイブリッドNRPS-PKS遺伝子が含まれています。^[2]

A.capsulatumには、毒素と抗毒素のペアからなる推定中毒モジュールをコードする遺伝子が含まれています。中毒モジュールは、ストレスや飢餓に反応してDNAとタンパク質の合成を阻害するために迅速に機能します。^[2]

植物と微生物の相互作用

A. capsulatumは根圏土壌に優勢で、植物の発育中に豊富に存在し、これは植物の滲出液の変化によるものと考えられる。^[8]A. capsulatumにさらされた植物では、根の長さ、側根の形成、根毛の数が増加した。さらに、細菌を接種した植物体では根のバイオマスが大幅に増加した。根の構造が改善され、側枝が増え、根毛の数が増えることで、植物の水分と栄養素の吸収が効率化される。シュートバイオマスの増加も観察された。さらに、細菌の付着、バイオフィルムの形成、根の表面に沿った成長が細菌で観察された。^[9]

A. capsulatum は、土壌マトリックスの形成、水と栄養の捕捉、および土壌団粒形成につながる細菌の付着に関与しています。この細菌は、根の表面に付着するための細胞外多糖を生成します。^[2] A. capsulatum は、生物防除剤として作用することで間接的に、または植物ホルモンのレベルを調整して主に窒素、リン、鉄などの資源獲得を促進することで直接的に、植物の成長にプラスの影響を与えます。^[10]最近の研究では、細菌によるオーキシンインドール 3 酢酸の生成をテストし、オーキシン生成が植物の成長促進に関与している可能性が確認されました。^[9]

参考文献

^ abcd 岸本憲明; 小佐古義正; 田野達夫 (1991). 「Acidobacterium capsulatum gen. nov., sp. nov.: 酸性鉱物環境由来のメナキノンを含む好酸性化学有機栄養細菌」Current Microbiology . 22 (1): 1–7. doi :10.1007/BF02106205. S2CID 20636659.
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^ Rifat Hayat、Safdar Ali、Ummay Amara、Rabia Khalid、Iftikhar Ahmed (2010)。「土壌の有益細菌と植物の成長促進におけるその役割：レビュー」。Annual Microbiology 4 : 579–598。

さらに読む

Mazon, G. (2006). 「Acidobacterium capsulatum LexA ボックスの同定により、Alphaproteobacteria lexA 遺伝子の側方獲得が明らかになる」. Microbiology . 152 (4): 1109–1118. doi : 10.1099/mic.0.28376-0 . PMID 16549674.
Sabree ZL; Bergendahl V; Liles MR ; Burgess RR; Goodman RM; Handelsman J (2006 年 7 月)。「Acidobacterium capsulatum 主要シグマ因子をコードする遺伝子の同定と特性」。Gene . 376 (1): 144–51. doi :10.1016/j.gene.2006.02.033. PMID 16698197。

外部リンク

「アシドバクテリウム・カプスラツム」。生命百科事典。
LPSN
BacDive - 細菌多様性メタデータベースにおける Acidobacterium capsulatum の標準株

[KishimotoKosako1991-1] 岸本憲明; 小佐古義正; 田野達夫 (1991). 「Acidobacterium capsulatum gen. nov., sp. nov.: 酸性鉱物環境由来のメナキノンを含む好酸性化学有機栄養細菌」Current Microbiology . 22 (1): 1–7. doi :10.1007/BF02106205. S2CID 20636659.

[:0-2] ナオミ・L・ウォード;ジーン・F・チャラコム。ピーター・H・ヤンセン。バーナード・ヘンリサット;ペドロ・M・コウチーニョ。マーティン・ウー;ゲイリー・シェイ。ダニエル・H・ハフト;ミシェル・サイト。ジョナサン・アナグマ。ラビ・D・バラボテ。ブレント・ブラッドリー;トーマス・S・ブレッティン;ローレン・M・ブリンカック。デビッド・ブルース;トッド・クリーシー;ショーン・C・ドーハティ。タンジャ・M・デイビッドセン。ロバート・J・ドッドソン。 A. スコット・ダーキン。アヌラーダ・ガナパシー。ミシェル・グウィン＝ジリオ。クリフ・S・ハン。ホダ・クーリ;ハイナルカ・キス。サーガル・P・コタリ;ラマナ・マドゥプ。カレン・E・ネルソン。ウィリアム・C・ネルソン。イアン・ポールセン。ケビン・ペン。仁清湖。 MJ・ロソヴィッツ。ジェレミー・D・セレングット。 Susmita Shrivastava、Steven A. Sullivan、Roxanne Tapia、L. Sue Thompson、Kisha L. Watkins、Qi Yang、Chunhui Yu、Nikhat Zafar、Liwei Zhou、Cheryl R. Kuske (2009)。「アシドバクテリア門の3つのゲノムが洞察をもたらす「土壌中の微生物のライフスタイルに関する研究」。応用環境微生物学：2046～2056年。

[:1-3] Sabine Kleinsteuber; Frank-Dietrich Muller; Antonis Chatzinotas; Katrin Wendt-Potthoff; Hauke Harms (2008). 「酸性鉱山湖における Acidobacteria subdivision 1 の多様性と現場定量化」FEMS Microbiology Ecology . 63 (1): 107–117. doi : 10.1111/j.1574-6941.2007.00402.x . PMID 18028401.

[4] Barns, SM; Takala, SL; Kuske, CR (1999). 「環境における細菌界アシドバクテリウムの広範な分布と多様性」.応用環境微生物学. 65 (4): 1731–1737. doi :10.1128/AEM.65.4.1731-1737.1999. PMC 91244. PMID 10103274 .

[5] Suman R. Rawat; Minna K. Mannisto; Yana Bromberg; Max M. Haggblom (2012). 「ゲノムと生理学的比較分析により、北極ツンドラ土壌の有機炭素利用におけるアシドバクテリアの役割に関する洞察が得られる」FEMS Microbiology Ecology . 82 (2): 341–355. doi : 10.1111/j.1574-6941.2012.01381.x . PMID 22486608.

[:2-6] Pankratov、TA、Kirsanova、LA、Kaparullina、EN、Kevbrin、VV、Dedysh、SN (2012)。「Telmatobacter bradus gen. nov., sp. nov.、アシドバクテリウムの下位 1 に由来するセルロース分解性の通性嫌気性菌、およびアシドバクテリウムカプスラタムの記述の修正 (Kishimoto et al. 1991)」。内部。Ｊ．Ｓｙｓｔ．進化。微生物。62 :430–437。

[7] Kammler, M., C. Schon, K. Hantke. (1993). 「大腸菌の鉄イオン取り込みシステムの特徴」 J. Bacteriol. 175 :6212–6219.

[8] ^ Chaparro JM、Bhadri DV 、Vivanco JM (2014)。「根圏微生物叢集合体は植物の発達の影響を受ける」。ISMEジャーナル。8 ( 4): 790–803。doi : 10.1038 /ismej.2013.196。PMC 3960538。PMID 24196324。

[:3-9] Anna M.Kielak; Matheus APCipriano; Eiko E. Kuramae (2016). 「サブディビジョン1のアシドバクテリア株は植物成長促進細菌として作用する」。Archives of Microbiology . 198 (10): 987–993. doi :10.1007/s00203-016-1260-2. PMC 5080364. PMID 27339258 . 資料はこのソースからコピーされたもので、Creative Commons Attribution 4.0 International License に基づいて利用可能です。

[10] Rifat Hayat、Safdar Ali、Ummay Amara、Rabia Khalid、Iftikhar Ahmed (2010)。「土壌の有益細菌と植物の成長促進におけるその役割：レビュー」。Annual Microbiology 4 : 579–598。