根粒菌共生アイランドの動的構造の解明：宿主を騙す根粒菌の生成機構とその意義
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20J21412
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
嵐田 遥 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ミヤコグサ / 根粒菌 / 細胞内共生 / 窒素固定 / Cheating根粒菌 / PINK4 / 制裁 / IS |
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| Outline of Research at the Start |
根粒菌は窒素固定関連遺伝子の機能が失われることにより、感染できるが窒素固定を行わないCheating根粒菌となりうる。本研究では、共生窒素固定遺伝子が密集する共生アイランドの動的構造変化の解析を行うことにより、Cheating根粒菌の生成機構を明らかにする。ネガティブ選択マーカー遺伝子を用いて異なる実験条件から得たCheating株の比較解析や、Cheating根粒菌の制裁機能を失った宿主変異体用いた自然界由来のCheating株単離・変異解析を行うことにより、Cheating株が生成する機構や環境要因について根粒菌の属間での比較も含めて検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マメ科植物に共生し窒素固定を営む根粒菌において、正常な根粒形成能を保有するにも関わらず窒素固定能を失ったcheating根粒菌の存在が示唆されてきた。一方、cheating根粒菌を排除する宿主の”Sanction system”が提唱されてきたが、その作用機序は不明であった。ミヤコグサ Lotus japonicus MG-20においてこの制裁機能が欠損しcheating根粒菌に対しても成熟根粒を形成するpink4変異体 (以下：pink4)が単離された。本研究ではPINK4制裁機構の解明を目的として、cheating根粒菌とMG-20、pink4の組み合わせを利用し、遺伝子発現データの比較解析、さらに根粒細胞内部の形態的観察を実施してきた。その結果、PINK4機能依存的に、cheating根粒菌が膜系成分により包含された後、液胞との融合により溶菌されることが示唆された。この制裁系の原因遺伝子を探索するため、野生系統Gifuと pink4 の交配で得られたF2集団のバルク解析を実施し、昨年度までに候補遺伝子を同定していた。今年度は原因遺伝子を確定するため、レトロトランスポゾンLORE1を利用したミヤコグサタグラインのデータベースから候補遺伝子の挿入変異体を複数系統選抜し、cheating根粒菌の接種による表現型解析を行った。その結果、選抜した複数のLORE1変異体の全てでpink4と同様の表現型が認められ、pink4原因遺伝子が確定された。原因遺伝子情報が得られたことで、今後、より加速度的なPINK4制裁系の分子機構の解明が期待できる。
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| Research Progress Status |
令和4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4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
(6 results)
