Plant stomatal regulation and environmental adaptation via association with the leaf microbiota
| Project Area | Co-creation of plant adaptive traits via assembly of plant-microbe holobiont |
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| Project/Area Number |
21H05151
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
峯 彰 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80793819)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥32,760,000 (Direct Cost: ¥25,200,000、Indirect Cost: ¥7,560,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | 気孔 / 細菌 / 環境適応 / 超個体 / 機械学習 / 植物微生物相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
植物は、葉の表面に存在する気孔の開度を調節することで光合成に必要なガス交換と乾燥への適応を両立し、かつ、蒸散による全身的な物質転流の駆動力を生み出している。気孔の開閉制御を介したこれらの環境応答はこれまで植物の個の力として捉えられてきた。これに対して、本研究では、葉の内部に棲息する細菌が気孔開閉を操作する能力を有するという独自の発見に立脚し、その分子機構を解明するとともに、葉圏細菌が気孔を介した植物の環境適応において果たす役割を究明する。また、これらの研究計画を強力に推進するツールとして、非破壊的な気孔観察デバイスと画像処理による気孔開度の自動定量技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
病原細菌Pseudomonas syringaeが気孔を開くために利用するシロイヌナズナの遺伝子の解析を進めた。P. sryingaeによるこの遺伝子の発現誘導と気孔開口の因果関係の証明を目指し、P. sryingaeによるこの遺伝子の発現誘導に必要なシス配列のゲノム編集による欠失を試みたが、形質転換体は多数得られたものの、変異導入個体は得られなかった。そこで、シロイヌナズナとその近縁種が示すP. syirngaeによる気孔開口に対する感受性の違いに着目した研究を進めた。P. syirngaeはシロイヌナズナの気孔を開くが、その近縁種であるEutrema salsugineum の気孔を開くことができない。また、気孔開口の誘導に必要なシロイヌナズナ遺伝子のオルソログは、E. salsugineumではP. syringaeによって発現誘導されないことをこれまでに明らかにしている。これらの植物種を利用したプロモータースワップ実験から、P. syringaeによる当該遺伝子の発現誘導が気孔開口に必要であることを示した。
他方、シロイヌナズナに対して病原性を示さないP. paralactis（Ppr）による気孔開口に関する研究を進めた。比較ゲノム解析より、PprはIII型分泌装置の構成遺伝子を有していることが明らかになった。病原細菌による気孔開口では、III型分泌装置によって分泌されるタンパク質が関与するという報告がある。しかし、III型分泌装置の構成に必須の遺伝子を破壊したPprは気孔開口を誘導した。一方、Pprの培養上清に気孔開口誘導活性があることを見出した。この活性は熱処理後も維持されていたころから、Pprは熱に強い分子を分泌し気孔開口を誘導することが示唆された。さらに、Pprはシロイヌナズナに長期定着し生長を促進すること、環境変化に応じた気孔開口を調節することを見出した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(29 results)
