2021 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Multi-layered regulatory system of plant resilience under fluctuating environment |
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| Project/Area Number |
20H05909
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉田 聡子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20450421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白須 賢 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループディレクター (20425630)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 寄生植物 / 窒素 / 吸器形成 / 栄養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
寄生植物は、本来独立栄養生物である植物の中で、従属栄養生物への転換という大きな生存戦略の転換に成功した生物である。本研究では、寄生植物が如何にして土壌中の不均一な栄養環境を認知して感染への判断をおこない、宿主シグナルを統合し感染を成立させて従属栄養生物への転換を可能にしているのかを分子レベルで明らかにする。これまでに窒素栄養と鉄栄養が寄生植物の吸器の形成を阻害することを見出した。本年度はRNAseq解析により、寄生植物の吸器誘導物質と栄養シグナルへの応答を解析した。寄生初期で発現変動する遺伝子は、窒素と鉄両シグナルによって抑制されるが、鉄処理はより初期の段階の応答を抑えることが明らかになった。また一方で、吸器誘導応答で発言する遺伝子は鉄単体の処理でも発現上昇することが示され、吸器誘導物質誘導遺伝子には、酸化還元環境の撹乱により発現変動する遺伝子が含まれていると考えられた。また、鉄のキレート剤の処理でも吸器誘導が阻害されることがわかった。鉄による吸器誘導の阻害には、鉄イオンの細胞内でのホメオスタシスが重要であると考えられた。また、窒素によって発現誘導される遺伝子には、アブシジン酸に関わる遺伝子が多く含まれることがわかった。過剰窒素存在下のコシオガマでは、アブシジン酸が蓄積していること、アブシジン酸処理により吸器誘導を阻害できることから窒素による吸器誘導阻害にはアブシジン酸が関与していることが明らかとなった。しかし、絶対寄生植物であるストライガでは、窒素は吸器誘導を阻害するにも関わらず、アブシジン酸は関与していないことが示された。寄生植物種によって、栄養による吸器形成阻害の仕組みが異なることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は窒素による吸器誘導阻害のメカニズムの一端を明らかにすることができた。よって、順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は鉄がどのように吸器誘導に影響を与えるのか、その分子メカニズムを明らかにする。さらに、鉄キレート剤が吸器誘導を阻害できることから、農業上で応用できるかどうかを確かめるため宿主感染試験を行う。また、窒素シグナルについては、ストライガと共通した分子メカニズムがあるかどうか解析を進める。
スプリットルート法を用いた、長距離シグナル伝達の仕組みを明らかにする。また、宿主由来吸器誘導物質に対する二次シグナルの同定を進める。
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[Journal Article] Subtilase activity in the intrusive cells mediates haustorium maturation in parasitic plants.2021
Author(s)
Ogawa, S., Wakatake, T., Spallek, T., Ishida, J.K., Sano, R., Kurata, T., Demura, T., Yoshida, S., Ichihashi, Y., Schaller, A., Shirasu, K.
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Journal Title
Plant Physiol.
Volume: 185
Pages: 1381-1394
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Three-dimensional reconstructions of haustoria in two parasitic plant species in the Orobanchaceae.2021
Author(s)
Masumoto, N., Suzuki, Y., Cui, S., Wakazaki, M., Sato, M., Kumaishi, K., Shibata, A., Furuta, K. M., Ichihashi, Y., Shirasu, K., Toyooka, K., Sato, Y., Yoshida, S.
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Journal Title
Plant Physiol.
Volume: 185
Pages: 1429_1442
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The Phtheirospermum japonicum isopentenyltransferase PjIPT1a regulates host cytokinin responses in Arabidopsis.2021
Author(s)
Greifenhagen, A., Braunstein, I., Pfannstiel, J., Yoshida, S., Shirasu, K., Schaller, A., Spallek, T.
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Journal Title
New Phytol
Volume: 232
Pages: 1582-1590
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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