2017 Fiscal Year Annual Research Report
菌根共生におけるキトオリゴ糖シグナリングの分子基盤の解明
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16H02548
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
秋山 康紀 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (20285307)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アーバスキュラー菌根菌 / Mycファクター / キトオリゴ糖 / ストリゴラクトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Mycファクター活性へテロキトオリゴ糖を同定するため、特定の糖鎖配列をもつ部分N-脱アセチルキチン（partially N-deacetylated chitin，DAC）3糖を化学合成および酵素合成により個々に調製した。初めに2位のアミノ基がDMM(dimethylmaleoyl)基あるいはフタロイル基で保護された糖受容体と糖供与体をそれぞれグルコサミン塩酸塩から合成した。その後、グリコシル化反応、脱保護反応を経て、GlcN-GlcN-GlcNAcを合成した。また、キチン3糖の非還元末端のGlcNAc残基を、無細胞タンパク質合成システムによりC末端Hisタグ融合タンパクとして合成したNodB (chitin deacetylase)により脱アセチル化することによりGlcN-GlcNAc-GlcNAcを得た。合成したこれら2種類のDAC3糖をイネ（Oryza sativa cv. Nipponbare BL2）の発芽3～4日後の実生に処理し、6時間後の根におけるAM共生マーカー遺伝子（AM1、AM2、AM3、RAM1）の発現量をqRT-PCRにより測定した。その結果、GlcN-GlcN-GlcNAcでは、AM1について発現量の顕著な増加が見られた。一方、GlcN-GlcNAc-GlcNAcではマーカー遺伝子の発現はほとんど誘導されなかった。以上の結果は、特定の糖鎖配列を持つDACオリゴ糖が菌根共生遺伝子を誘導する共生シグナルとして働くことを示した初めての例である。さらに、AM菌Rhizophagus irregularisの菌体分泌物についてLC-MS/MS分析を行った結果、2種のDAC3糖が検出され、そのうちの一方はGlcN-GlcN-GlcNAcであることが分かった。
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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
二種類のDAC3糖の化学および酵素合成を達成し、それらのうち一方がイネ根における菌根共生遺伝子の発現を顕著に誘導することを見出した。さらに、その活性DAC3糖がAM菌Rhizophagus irregularisの菌体から実際に分泌されていることを明らかにできた。この成果は特定の糖鎖配列を持つDAC3糖がAM菌由来の共生シグナルとして機能していることを示すものであり、大きな進歩であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により、DACオリゴ糖の化学合成法を確立することができたので、今後は、AM菌から分泌されているもう一つのDAC3糖の糖鎖配列を合成標品との比較により決定すると共に、その共生応答誘導活性を評価する。さらに、イネに加えて、マメ科モデル植物であるミヤコグサに対するDACオリゴ糖の共生応答誘導能を精査することにより、DACオリゴ糖のMycファクターとしての機能解明をさらに進めていくこととする。
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