発現プロファイル解析による植物共生菌分泌タンパク質の共生成立における機能の解明

• Project/Area Number: 12J40172
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Boundary agriculture
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 竹本(田中) 愛子 (2014) 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(RPD); 竹本 愛子 (田中 愛子) (2012-2013) 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 共生 / 転写制御因子 / 植物病原菌

Outline of Annual Research Achievements

1. ProAに発現制御を受ける遺伝子群の機能解析
先に、Epichloё festucaeにおいて宿主植物との共生確立に必須であるZn(II)2Cys6タイプの転写制御因子をコードする遺伝子ProAを同定した。本研究では、E. festucaeにおいて、ProAがどのように宿主植物との共生確立に関わっているかを明らかにするため、野生株およびproA変異株感染サンプルのRNA-seqを実施した。本年度は、さらに、E. festucae野生株の培養時の発現プロファイルデータを得た。E. festucaeゲノム上の9,350遺伝子の発現パターンから、宿主植物感染時に発現が誘導され、proA変異により発現が顕著に抑制される191遺伝子を特定した。それらのうち58遺伝子にコードされるタンパク質は、N末端に分泌シグナルを有していた。これらのうち、25遺伝子は全長が200アミノ酸以下のタンパク質をコードしており、核輸送シグナル配列を有するものも複数見出された。これら25遺伝子のうち10遺伝子について変異株を作成したところ、proA変異株と同様に宿主植物の矮化・枯死を引き起こす変異株が得られた。

2. ProAに直接発現制御を受ける遺伝子群の同定
ProAタンパク質が、直接結合するプロモーター配列の回収（ChIP）はすでに成功している。そこで、1の解析により同定された分泌タンパク質をコードする遺伝子群について、ChIP-PCR実験を実施したところ、複数の遺伝子群のプロモーター領域が高濃度で検出され、これら遺伝子群がProAタンパク質に直接制御される可能性が示された。しかしながら、次世代シークエンサーを用いた網羅的解析に必要なDNA量が回収できていないため、ChIP法の改善と並行して、本年度は、in vitroで結合反応を行うSELEX法を用い、プロモーター配列の回収を行った。SELEX法に必要なゲノムライブラリーを作成し、ProAタンパク質とタグとなるMBPとの融合タンパク質を用いて、ProA結合性プロモーター配列を回収した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The Soybean mycorrhiza-inducible phosphate transporter gene, GmPT7, also shows localized expression at the tips of vein endings of senescent leaves. (2014)
  • Author(s): Inoue Y, Kobae Y, Omoto E, Tanaka A, Banba M, Takai S, Tamura Y, Hirose A, Komatsu K, Otagaki S, Matsumoto S, Taniguchi M, Masuta C, Ishimoto M and Hata S
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 55 Issue: 12 Pages: 2102-2111
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu138
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of arthroconidia during regeneration and selection of transformed Epichloë festucae protoplasts. (2014)
  • Author(s): Cartwright GM., Tanaka A., Eaton CJ and Scott, B.
  • Journal Title: Fungal Biology Volume: 118 Issue: 5-6 Pages: 462-471
  • DOI: 10.1016/j.funbio.2014.03.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ProA, a transcriptional regulator of fungal fruiting body development, regulates leaf hyphal network development in the Epichlë festucae-Lolium perenne sylnbiosis (2013)
  • Author(s): 田中 愛子
  • Journal Title: Molecular Microbiology Volume: 90 Issue: 3 Pages: 551-568
  • DOI: 10.1111/mmi.12385
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential roles of NADPH oxidases and associated regulators in polarized growth, conidiation and hyphal fusion in the symbiotic fungus Epichloë festucae (2013)
  • Author(s): 榧野 友香
  • Journal Title: Fungal Genetics and Biology Volume: 56 Pages: 87-97
  • DOI: 10.1016/j.fgb.2013.05.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fungal endophytes of grasses (2012)
  • Author(s): 田中 愛子
  • Journal Title: Current Opinion in Plant Biology Volume: 15 Issue: 4 Pages: 462-468
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2012.03.007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 牧草共生糸状菌Epichloё festucaeの共生確立変異株における菌糸融合関連遺伝子の発現解析 (2015)
  • Author(s): 榧野友香、亀岡慎一、岡村文音、尾崎よしの、小林光智衣、高木宏樹、寺内良平、田中愛子、Barry Scott、竹本大吾
  • Organizer: 平成27年度日本植物病理学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-29 – 2015-03-31
• [Presentation] Identification and characterization of a nuclear protein, NsiA, essential for hyphal fusion and symbiotic infection of endophytic fungus Epichloё festucae (2015)
  • Author(s): Ozaki Y, Tanaka A, Kameoka S, Okamura A, Kayano Y, Saikia S, Scott B and Takemoto D
  • Organizer: 25th Fungal Genetics Conference
  • Place of Presentation: Pacific Grove, USA
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-22
• [Presentation] 牧草共生糸状菌Epichloё festucaeにおける菌糸融合欠損株の探索と共生確立能の解析 (2014)
  • Author(s): 岡村文音、田中愛子、竹本大吾
  • Organizer: 第14回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [Presentation] 牧草共生糸状菌Epichlё festucaeにおける菌糸融合欠損株群の共生確立能について (2014)
  • Author(s): 岡村文音、田中愛子、竹本大吾
  • Organizer: 平成26年度日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [Presentation] 牧草共生糸状菌Epichloё festucaeのCdc42およびRacAの機能における相互作用因子結合能の重要性に関する解析 (2014)
  • Author(s): 榧野友香、田中愛子、竹本大吾
  • Organizer: 平成26年度日本植物病理学会全国大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] Identification of Genes Regulated by ProA in Epichloë festucae, a Mutualistic Symbiont of Perennial Ryegrass (2013)
  • Author(s): 田中 愛子
  • Organizer: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2013-10-18
• [Presentation] ペレニアルライグラス共生菌Epichloe festucaeにおける転写因子ProAの機能解析 (2012)
  • Author(s): 田中 愛子
  • Organizer: 植物微生物研究交流会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-09-26
• [Presentation] Two secretory proteins are regulated by ProA in Epichloe festucae, a mutualistic symbiont of perennial ryegrass (2012)
  • Author(s): 田中 愛子
  • Organizer: 15th International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-07-30