フランキア

フランキア
ハンノキの根粒。
科学的分類
ドメイン：	細菌
王国：	バチラッティ
門:	放線菌類
クラス：	放線菌
注文：	フランキアレス
家族：	Frankiaceae Becking 1970 (承認リスト 1980) [ 2 ]
属:	フランキア・ブルンホルスト1886 [ 1 ]
タイプ種
フランキア・アルニ ( Woronin 1866) Von Tubeuf 1895 非シュトード。 1840年
種[ 3 ]
本文参照
同義語
フランキエラ・メールとティソン1909 年、フォン・スペシュニュー以外 1900 年、ラシュブッフ 1983 年 パラフランキア・ガタリ 2023 プロトフランキア・グタリ 2023 プセウドフランキア・グタリ 2023

フランキアは、マメ科マメ科植物の根粒に見られる類似した、放線菌と共生する窒素固定細菌の属です。フランキアは根粒の形成も促進します。

この属は、 1886年にドイツの生物学者アルベルト・ベルンハルト・フランクに敬意を表して、ヨルゲン・ブルンホルストによって命名されました。^{[ 4 ]}ブルンホルストは、自身が同定した生物を糸状菌とみなしました。ベッキングは1970年にこの属を原核放線菌を含むものとして再定義し、放線菌綱にフランキア科を創設しました。ベッキングは、この属の元の名前であるフランキアを保持しました。^{[ 5 ]}

ハンノキの根粒の断面

概要

フランキア属細菌のほとんどは、異なる植物種に特異的です。この細菌は糸状で、窒素固定として知られるプロセスであるニトロゲナーゼという酵素 を介して大気中の窒素をアンモニアに変換します。このプロセスは、アクチノリザル植物の根粒に生息しながら行われます。この細菌は、宿主植物の窒素要求量のほとんど、あるいは全てを供給することができます。その結果、アクチノリザル植物は植物栄養分の少ない土壌に定着し、しばしば繁茂します。^{[ 6 ]}

現在、フランキアのゲノムがいくつか公開されており、原核生物と植物の共生がどのように進化したか、環境や地理的適応がどのように起こったか、代謝の多様性、共生原核生物間の水平遺伝子流動などを明らかにするのに役立つ可能性がある。^{[ 6 ]}

フランキアは、Cu、Co、Znなどの低濃度の重金属にも耐性があります。^{[ 7 ]}フランキアは劣化土壌に有利である可能性があります。劣化土壌とは、重金属に富んでいる土壌、または干ばつによって栄養分が枯渇した土壌のことです。フランキアは窒素固定生物であるため、重金属に耐性があります。^{[ 8 ]}

フランキアは植物の根に生息するグラム陽性細菌です。フランキアがグラム陽性であるということは、ペプチドグリカンと呼ばれるタンパク質でできた厚い細胞壁で構成されていることを意味します。この細胞壁は、劣化した土壌に含まれる可能性のある重金属に対する耐性を高めます。^{[ 9 ]}

フランキアは、温度と土壌pH値の許容範囲が狭い。最も生育しやすいのは、気温が約30℃、土壌pHが6.5～7の環境である。^{[ 10 ]}これらの事実は、フランキアが環境に非常に敏感であることを示しています。フランキアはあらゆる農業に適しているわけではありませんが、特定の地域や温度管理された環境では可能性を示しています。

共生植物

• カバノキ科ハンノキ属の全種
• モクマオウ科の4属すべてに含まれる一部の種
• コリリア科コリリア属の特定の種
• ダティスカ科のダティスカ・カンナビナとダティスカ・グロメラータ
• Elaeagnaceae科の 3 属、Elaeagnus 属、Shepherdia 属、Hippophae 属のすべての種
• ミリカ科のMyrica属、Morella 属、Comptonia 属に属するすべての種。
• Rhamnaceae科の6属、Ceanothus 属、Colletia 属、Discaria 属、Trevoa 属、およびおそらくAdolphia 属の全種
• バラ科の一部の種（Cercocarpus属、Cowania属、Purshia属、Chamaebatia属の全種、およびDryas属の一部の種を含む） ^{[ 11 ]}

結節形成

フランキアの根粒の縦断面。血管組織を青と紫で強調するためにトルイジン ブルーで染色しました。

フランキアは、細胞間感染と細胞内感染という2つの根感染経路によって根粒を形成します。^{[ 12 ]}細胞内感染は、根毛の初期の変形を特徴とし、その後、糸状のフランキアが感染します。フランキアは根の細胞内を移動し、根に隆起を特徴とする前根粒を形成します。これにより、根粒原基が形成され、植物の維管束組織を介して細菌に栄養を与え、根粒が成熟します。^{[ 12 ]}

対照的に、細胞間感染では根毛の変形は起こらない。代わりに、糸状のフランキアは根の細胞間隙に侵入する。この侵入後、細胞内感染と同様に根粒原基が形成され、根粒が成熟する。^{[ 12 ]}

系統発生

現在受け入れられている分類法は、原核生物の命名法リスト（LPSN）^{[ 3 ]}と国立生物工学情報センター（NCBI）に基づいています。^{[ 13 ]}

16S rRNAベースのLTP _10_2024 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

120マーカータンパク質ベースのGTDB 09-RS220 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

フランキア F. coriariae Nouioui et al. 2017年 F. casuarinae Nouioui et al. 2016年 F. canadensis Normand et al. 2018 [ 20 ] F. umida Normand et al. 2023 F. アルニ(ウォローニン 1866) フォン・チューブフ 1895 F. torreyi Nouioui et al. 2019 「F. gtarii」Nouioui et al. 2023年 「F. tisai」Nouioui et al. 2023年 F. inefficax Nouioui et al. 2017年 F. asymbiotica Nouioui et al. 2017年 F. saprophytica Nouioui et al. 2018年 F. discariae Nouioui et al. 2017年 F. soli Gtari et al. 2020 F.イレギュラーリスノイオウイら。 2018年 F. colletiae Nouioui et al. 2023年 F. elaeagni (Schroeter 1886) Becking 1970 ex Nouioui et al. 2016年 プロトフランキア フランキアSS 擬似フランキア パラフランキア

プロトフランキア 「Ca. Frankia meridionalis」Nguyen et al. 2019年 「Ca. Frankia californiensis」ノーマンドら 2017 [ 21 ] P. コリアリエ[含む] 「Ca.P. datiscae」（Persson et al. 2011）Gtari 2022 ] 擬似フランキア P. inefficax P.アシンビオティカ P.サプロフィティカ パラフランキア P. ディスカリアエ P. soli P. イレギュラリス P. colletiae P. エラエグニ フランキア F. casuarinae F. カナデンシス F. umida [「Ca. F. nodulisporulans」、Herrera-Belaroussi et al. 2020年】 F.アルニ F. torreyi 「Ca.F.alpina」Pozzi et al. 2020年[含む] 「枯草菌」ブランホルスト 1886 ] 「F. gtarii」 「F.ティサイ」

不確実な種:

• F. nepalensis Nouioui et al. 2023年

参照

• 細菌目一覧
• 細菌属の一覧

参考文献

1. ブランチョスト J. (1886)。 "Über einige Wurzelanschwellungen, besonders diejenigen von Alnus und den Elaegnaceen" [根の腫れ、特にアルヌスとアワグナセ科の腫れについて]。テュービンゲンのUntersuhungen aus dem botanischen Institut [テュービンゲンの植物研究所の調査]。2 ( 151–177 )。
2. Becking JH. (1970). 「Frankiaceae fam. nov. ( Actinomycetales ) with one new combination and six new species of the genus Frankia Brunchorst 1886, 174 」国際系統細菌学ジャーナル20 : 201– 220. doi : 10.1099 /00207713-20-2-201 .
3. A.C. Parte; et al. "Frankia" .原核生物名一覧（LPSN） . 2025年2月28日閲覧。
4. Pawlowski, Katharina (2009-06-17).植物における原核生物共生菌. Springer Science & Business Media. p. 107. ISBN 9783540754602。
5. 「Frankiaの分類学」 。 2011年7月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年1月14日閲覧。
6. フランキアとアクチノリザル植物
7. Abdel‐lateif, Khalid Salah El dein; Mansour, Samira R.; El‐Badawy, Mohamed F.; Shohayeb, Mohamed M. (2018). 「一部の重金属に耐性のあるFrankia株の分離と分子特性解析」 Journal of Basic Microbiology . 58 (9): 720– 729. doi : 10.1002/jobm.201800122 . ISSN 1521-4028 . PMID 29962068 . S2CID 49639716 .   
8. El dein Abdel-lateif, Khalid Salah; Mansour, Samira R.; El-Badawy, Mohamed F.; Shohayeb, Mohamed M. (2018年9月). 「一部の重金属に耐性のあるFrankia株の分離と分子特性解析」 . Journal of Basic Microbiology . 58 (9): 720– 729. doi : 10.1002/jobm.201800122 . PMID 29962068. S2CID 49639716 .  
9. ノイウイ、イメン;ゴドベイン・ガタリ、ファテン。デル カルメン モンテロ カラサンツ、マリア;ローデ、マンフレッド。ティサ、ルイス・S.ガタリ、マーヘル。クレンク、ハンス・ピーター (2017-03-01)。 「Frankia inefficax sp. nov.、放線菌性の宿主植物に効果のない、非窒素固定の根粒を誘発する放線細菌性内部寄生菌」。アントニー・ファン・レーウェンフック。110 (3): 313–320 .土井: 10.1007/s10482-016-0801-7。ISSN 1572-9699。PMID 27830471。S2CID 39458226。   
10. Srivastava, Amrita; Singh, Anumeha; Singh, Satya S.; Mishra, Arun K. (2017-04-16). 「塩ストレスによる抗酸化防御システムの変化と、耐塩性および感受性のFrankia株のプロテオームプロファイル」Journal of Environmental Science and Health, Part A. 52 ( 5): 420– 428. doi : 10.1080/ 10934529.2016.1270672 . ISSN 1093-4529 . PMID 28085556. S2CID 38519293 .   
11. シュウィンツァー、CR;ジェプケマ、J. (1990)。フランキアとアクチノリザル植物の生物学。サンディエゴ：アカデミックプレス。ISBN 978-0126332100。
12. サンティ, キャロル; ボグス, ディディエ; フランシュ, クロードイン (2013-03-10). 「非マメ科植物における生物学的窒素固定」 Annals of Botany . 111 (5): 743– 767. doi : 10.1093/aob/mct048 . ISSN 1095-8290 . PMC 3631332 .  
13. CL Schoch; et al. 「Frankia」国立生物工学情報センター（NCBI）分類データベース. 2025年2月28日閲覧。
14. 「The LTP」 . 2024年12月10日閲覧。
15. 「LTP_all tr​​ee in newick format」 . 2024年12月10日閲覧。
16. 「LTP_10_2024 リリースノート」(PDF) . 2024年12月10日閲覧。
17. 「GTDBリリース09-RS220」ゲノム分類データベース。2024年5月10日閲覧。
18. "bac120_r220.sp_labels" .ゲノム分類データベース. 2024年5月10日閲覧。
19. 「分類の歴史」ゲノム分類データベース。2024年5月10日閲覧。
20. ノーマンド、P;ノイウイ、私。ピュイッチ、P;フルニエ、P;デュボスト、A;シュウォブ、G;クレンク、HP;グエン、A;アブルーク、D;エレーラ・ベラルーシ、A;ポシエ、JF。プフリューガー、V;フェルナンデス議員（2018年）。「Alnus incana亜種rugosaの根粒から単離されたFrankia canadensis sp. nov. 」。Int J Syst Evol 微生物。68 (9): 3001–3011。doi : 10.1099 / ijsem.0.002939。PMID 30059001。 
21. Normand P; Nguyen, TV; Battenberg, K; Berry, AM; Heuvel, BV; Fernandez, MP; Pawlowski, K. (2017). 「北アメリカ西部に固有の系統学的に広範な宿主群の窒素固定根粒における培養されていない共生菌『 Candidatus Frankia californiensis』の提案」 . Int J Syst Evol Microbiol . 67 (10): 3706– 3715. doi : 10.1099 / ijsem.0.002147 . PMID 28884663. S2CID 41316476 .