The Effect of Root Exudate and Chemotaxis on Host Recognition in Soybean-Bradyrhizobium Symbiosis

대두(大豆)-근류균(根瘤菌) 공생(共生)에서 뿌리분비물(分泌物)과 화학주성(化學走性)이 숙주인식(宿主認識)에 미치는 영향(影響)

This study was carried out to research the effect of the chemotaxis of Bradyrhizobium japonicum KCTC 2422 and its mutant toward soybean root exudate and to elucidate the effect of the lectin of host specificity (Host Recognition) in soybean-Bradyrhizobium symbiosis. The results obtained were as follows: The homogeneities of the purified lectins from soybean and pea seed was ascertained chromatographically and electrophoretically. Gel electrophoresis of soybean lectin in the presence of sodium dodecyl sulfate appeared a single protein band, whereas pea lectin appeared two protein bands. Soybean lectin from 2 cultivars formed immunoprecipitin arcs at same position with anti-soybean lectin rabbit IgG, but pea lectin did not form immunoprecipitin lines with anti-soybean lectin rabbit IgG. Chemotactic responses of KCTC 2422, LPN-100 and LCR-101 toward proline in capillary assays were 3.1, 1.3 and 1.0-fold above background, respectively. The chemotactic responses of KCTC 2422, LPN-100, and LCR-101 toward Paldal crude root exudate in capillary assays were 3.5, 1.4 and 1.4-fold above background, respectively. The present work shows that B. japonicum and its mutants are capable of very different responses toward root exudate fraction. The chemotactic responses of KCTC 2422 was most with neutral fraction, least with anionic fraction and intermediate with cationic fraction. The nitrogenase activity of soybean nodule was shown in 15days after inoculation with LCR-101. However, we couldn't find out the nodules when soybean was inoculated with LPN-100. From these result we can suppose that the chemotaxis of Bradyrhizobium plays inportant the role of forming the nodule (host recognition) in the soybean-B. japonicum symbiosis.

대두(大豆)-근류균(根瘤菌)의 공생(共生)에서 숙주식물(宿主植物)의 Root Exudate에 대한 근류균(根瘤菌)의 화학주성(化學走性)이 근류형성(根瘤形性)(숙주식물(宿主植物))에 미치는 영향(影響)을 밝히기 위해 연구(硏究)한 결과(結果)는 다음과 같다. 대두(大豆) Seed Lectin은 품종간(品種間) 차이(差異)가 없었으며 분자량(分子量) 120,000정도(程度)의 4개(個)의 동일(同一)한 subunit를 가지는 물질(物質)이며, Pea Seed Lectin은 분자량(分子量) 44,000정도(程度)이며 15,000과 7,000정도(程度)의 두 종류(種類)의 subunit를 가지는 물질(物質)이며 대두(大豆) lectin은 표준 lectin 항체와 침강선을 형성하였다. 그러나 완두의 lectin은 표준 lectin과 항원-항체반응이 없었으므로 두 lectin은 동일 항원이 되지 않아 서로 다른 물질이었다. 팔달의 Crude Root Exudate에 대(對)한 근류균(根瘤菌)의 화학주성(化學走性) 비(比)는 KCTC 2422는 각각(各各) 3.5이고 LPN-100은 1.4이며 LCR-101은 각각(各各) 1.4이었다. 뿌리분비물의 각 fraction에 대한 근류균의 화학주성은 중성분획이 가장 높고 양성분획이 그다음이며 음성분획이 가장 낮은 화학주성을 나타내어 각물질에 대한 근류균의 친화도에 차이가 있었다. 근류형성(根瘤形性)의 정도(程度)는 KCTC 2422의 경우(境遇)는 접종(接種)후 7日경부터 Nitrogenase Activity가 나타났으며 LCR-101는 15일 이후(以後)에 Nitrogenase Activity를 나타내었다. LPN-100은 Nitrogenase Activity가 전혀 나타나지 않아 근류균(根瘤菌)의 화학주성(化學走性)이 숙주인식과정(宿主認識過程)에 영향(影響)을 미쳤음을 확인(確認)할 수 있었다.