タバコの植物は、進化中にアグロバクテリウムリゾゲネス感染によって形質転換されました

野生型Nicotiana GlaucaのゲノムにおけるCT-DNAの起源は、アグロバクテリウムRhizogenesに抱えているミキモピン型Riプラスミド（PRI）のT-DNAであることを発見しました。CT-DNAは、ミキモピン型PRIの右境界に対応する位置からN. glaucaのゲノムDNAに挿入されました。CT-DNAには、2つのミキモピン合成酵素遺伝子（MIS）ホモログ、NGMISLおよびNGMISRが含まれており、どちらもすべてのN. glauca臓器で低レベルで転写されました。大腸菌で発現したNgmisrタンパク質は、L-ヒスチジンとα-ケトグルタル酸をミキモピンに変換するMIS活性を保存しています。MISホモログは、他の3つのニコチアナ種のゲノムにも発見されました。N。Tomentosa、N。Tomentososiformis、およびN. Tabacum。しかし、挿入部位はN. glaucaの部位とは異なり、A。rhizogenesがミキモピン型priを独立してニコチアナ植物の祖先に独立して感染していることを示唆しています。これは、ニコチアナ植物の初期の進化における宿主寄生虫関係の最初の明確な証拠です。Opine型CT-DNAを使用した新しい系統学的アプローチは、ニコチアナ属の発散を推定するために適用できることを提案します。

We discovered that the origin of cT-DNA in the genome of wild-type Nicotiana glauca is the T-DNA of the mikimopine-type Ri plasmid (pRi) harbored in Agrobacterium rhizogenes. The cT-DNA was inserted into the genomic DNA of N. glauca from the position corresponding to the right border of mikimopine-type pRi. The cT-DNA contained two mikimopine synthase gene (mis) homologs, NgmisL and NgmisR, both of which were transcribed at low level in all N. glauca organs. NgMisR protein expressed in Escherichia coli has preserved Mis activity, which converts l-histidine and alpha-ketoglutaric acid to mikimopine. The mis homolog was also found in the genome of three other Nicotiana species: N. tomentosa, N. tomentosiformis, and N. tabacum; however, the site of insertion differed from that in N. glauca, suggesting that A. rhizogenes harboring mikimopine-type pRi independently infected the ancestors of some Nicotiana plants. This is the first clear evidence of a host-parasite relationship during the early evolution of Nicotiana plants. We propose that a new phylogenetic approach using opine type cT-DNA is applicable for presuming divergence in the genus Nicotiana.