2022 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 / 窒素栄養 / 吸器 / 全身シグナル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、不均一な栄養条件化に置かれた植物における栄養シグナルと宿主シグナルの長距離伝達を明らかにした。前年度までの結果で、窒素や鉄栄養が吸器の誘導を抑制することが明らかとなった。また、RNAseq解析を行い、栄養環境に応答して発言変動する遺伝子を明らかにした。一つの植物体の根を2つに分け、異なる環境に晒すスプリッ トルート法を用いて、栄養濃度が高い培地と低い培地にコシオガマ個体の異なる根を配置し、吸器誘導物質を含む培地上で吸器が形成されるかどうかを確かめた。その結果、窒素栄養シグナルが全身的に伝達していることを見出した。そこで、不均一栄養条件に置かれた寄生植物でRNA-seq解析をおこない、下流遺伝子の発現変動を検証した。その際に、シロイヌナズナやミヤコグサなどの栄養シグナルに関わる遺伝子の発現変動に特に着目した。独立栄養植物における窒素栄養の制御に関わる転写因子がコシオガマでも発言変動していることが明らかとなった。今後、この転写因子が長距離シグナルを制御するかどうかを確かめる。また、ペプチドをコードする遺伝子の発現変動についても解析した。いくつかのペプチド遺伝子の発現が変動することがわかったが、その変動幅はあまり大きくなかった。
また、宿主由来の吸器誘導物質を見つけるために、宿主の根滲出液をHPLCで分画し、それぞれの画分をストライガに処理することにより、バイオアッセイをおこなった。イネやシロイヌナズナにおいて、吸器誘導物質を含む画分が明らかとなった。これらの画分は種によって異なっており、種ごとに生産する吸器誘導物質の種類が異なることが予測された。
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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
寄生植物においても栄養シグナルが長距離で伝達されることを明らかにし、下流因子の候補を同定した。また、吸器誘導物質を含む画分を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに、一つの植物体の根を2つに分け、異なる環境に晒すスプリッ トルート法を用いて、栄養濃度が高い培地と低い培地にコシオガマ個体の異なる根を配置した場合に、長距離栄養シグナルが生じ、吸器の形成を抑制することを見出した。また、影響を与える栄養条件が、局所的なシグナルと、長距離シグナルで異なることも見出した。また、これらの根と地上部におけるRNAseq解析を行った。本年度は、長距離シグナルの実態に迫るために、以下の研究をおこなう。1. RNA-seq解析によって得られたシグナル分子の候補遺伝子の機能解析を行う。2. シグナル分子を合成し、植物体に与えることで、植物体に対する効果を検証する。3. シグナルの下流で働くと考えられる転写因子について、その抑制型の過剰発現をおこない、機能欠損時の影響を検証する。また、前年度に吸器誘導物質処理条件下でTSS-seq解析をおこなったので、転写開始点が変化する遺伝子に着目して研究を進める。興味深い変化を引き起こす遺伝子がいくつか見つかっているため、異なる転写開始点で作られる
遺伝子の生体内での機能と遺伝子産物の機能を検証する。さらに、植物間で輸送される物質の動態を捉えるために、寄生時と非寄生時の元素分析を行う予定である。また、最終年度として研究成果を論文として発表する。
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[Journal Article] Nitrogen represses haustoria formation through abscisic acid in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum.2022
Author(s)
Kokla, A., Leso, M., Zhang, X., Simura, J., Serivichyaswat, P.T., Cui, S., Ljung, K., Yoshida, S., Melnyk, C. W.
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 13
Pages: 2976
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Strigolactones are chemoattractants for host tropism in Orobanchaceae parasitic plants.2022
Author(s)
Ogawa, S., Cui, S., White, A.R.F., Nelson, D.C., Yoshida, S., Shirasu, K.
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 13
Pages: 4653
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Phenolic signals for prehaustorium formation in Striga hermonthica.2022
Author(s)
Aoki, N., Cui, S., Ito, C., Kumaishi, K., Kobori, S., Ichihashi, Y., Yoshida, S.
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Journal Title
Front. Plant Sci.
Volume: 13
Pages: 1077996
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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