2018 Fiscal Year Annual Research Report
Expression and function of stress-response gene induced during rhizobial and arbuscular mycorrhizal symbioses in soybean roots
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16K07637
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
坂本 一憲 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 教授 (10225807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
園田 雅俊 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 講師 (70376367)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 二重共生系 / ストレス応答 / メタロチオネイン遺伝子 / ダイズ / 根粒菌 / アーバスキュラー菌根菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、ダイズの根粒・菌根二重共生系において発現している宿主遺伝子を網羅的に解析したところ、二重共生系の成立に必須な遺伝子の解明に成功し、その中に環境ストレス応答遺伝子であるType1メタロチオネイン遺伝子（GmMT1）が含まれていることを明らかにした。本研究は、このGmMT1の発現特性と共生系における役割を解明し、二重共生系を強化した低肥料性・ストレス耐性ダイズの分子育種に資する基礎的知見を得ることを目的とした。具体的には、①ダイズの生育に伴うGmMT1の発現変化と発現を引き起こすシグナル物質の解明、②菌根・根粒内でのGmMT1発現の局在性解析、③GmMT1の共生系での役割解明、を行い以下の結果を得た。（１）RT-リアルタイムPCR法を用いてダイズ根と根粒におけるGmMT1の発現変化を検討したところ、根と根粒の子実肥大期のGmMT1発現量はいずれも開花期よりも高いことを明らかとした。またシグナル物質である過酸化水素のジアミノベンジジンによる検出と画像解析による定量化に成功した。（２）GUS染色法を用いてGmMT1は根では感染している菌根菌の樹枝状体の周囲で発現していること、また根粒ではバクテロイド感染領域の周囲で発現していることが見出された。（３）ダイズ根および根粒におけるGmMT1の発現量は過酸化水素含量と強い相関関係にあり、GmMT1は根および根粒中の活性酸素の消去を行っている可能性が示唆された。そこでRNAi法を用いて作出したダイズ毛状根のGmMT1発現抑制変異体の菌根形成と根粒着生について検討したところ、本変異体では親株に比べて菌根形成率および根粒重が減少し、根および根粒の過酸化水素含量が増大していることが認められた。このことからGmMT1は共生器官における活性酸素種を消去し根粒および菌根を酸化ストレスから保護する役割を担っていると結論された。
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