Role of Lectins in Host Plant-Rhizobium Interactions

근류균과 숙주식물의 상호작용에 관한 렉틴의 역할

Experiments were carried out to elucidate the specific interactions between host plant, Phaseolus vulgaris, and symbiotic bacteria, Rhizobium Phaseoli. Purified P. vulgaris lectins and six species of cultured Rhizobium were subjected to agglutination test. Lectins from bean and R. phaseoli showed relatively high agglutination activity indicating that host plant lectins recognize carbohydrate moieties on the compatible Rhizobium cell surface. The specific carbohydrate receptors for binding of the lectins on the cell surface of R. phaseoli were found as mannose and galactose. The minimum concentration of sugars for the inhibition was 6.25mM. The lectin content of cultured plant roots was measured after germination and was maximum in 5-day seedlings. The nodulation was competitively inhibited by lectins for the plants cultured with Rhizobium cells. By immunochemical studies, there was some relationship in antigenic determinants between R. phaseoli and R. japonicum but no relationships were observed with other Rhizobium species. The results suggest that the infection by rhizobia to the roots of leguminous plants may be caused by the specific interaction of lectins with rhizobia.

강남콩 렉틴과 근류균(R. phaseoli)의 결합에 관한 광범위한 실험을 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 강남콩종자의 자엽에서 가장 많은 렉틴은 성장에 따라 뿌리로 이동하였는데 발아후 약 5일경에, 뿌리의 길이가 $6\~8cm$인 것이 가장 렉틴의 함량이 많았다. 2. 근류균의 배양시기에 따가 강남콩렉틴과의 응집력을 측정 한 결과 배양초기 가 후기보다 응집력이 높았다. 3. 강낭콩종자에 존재하는 렉틴을 추출 정제하여서 6종 근류균과의 응집력을 측정한 결과 R. phaseoli와의 응집이 가장 강했고 이는 렉틴에 대한 특이적 결합, 즉 숙주특이성을 입증하는 것이었다. 4. 단당류에 의한 응집반응의 경쟁적 저해를 시도함으로써 강남콩렉틴의 근류균에 대한 결합부위가 mannose와 galactose를 포함한 oligosaccharides가는 것을 알수 있었으며 이들의 저해효과에 필요한 당의 최소농도는 6.25mM로서 측정되었다. 5. R. phaseoli와 강낭콩 렉틴을 강낭콩 뿌리에 인공감염시켜본 결과 렉틴의 경쟁적 저해가 확인되었으므로 뿌리혹형성에 렉틴의 가교가 관여한다는 가설을 입증할 수 있었다. 6. Immunodiffusion에 의한 R. phaseoli의 항원 결정기는 R. japonicum과 일부 관련성이 있을뿐 다른 Rhizobium spp.과는 전혀 다른 것으로 나타났다.