The origin of root nodule symbiotic organs in legumes

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K08149
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Soyano Takashi 基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 准教授 (60532819)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 根粒共生 / 植物微生物相互作用 / 器官形成 / ミヤコグサ

Outline of Final Research Achievements

Legumes evolutionarily acquired the ability to produce root nodules as symbiotic organs in response to nitrogen-fixing bacteria, rhizobia. Organogenesis of root nodules is initiated by activation of a nodulation-specific NIN transcription factor. We revealed that a factor, LBD16-1, which is involved in early stages of lateral root development generally, was recruited into nodule organogenesis downstream NIN. LBD16-1 is directly targeted by NIN through an intronic cis-element conserved in leguminous orthologs. LBD16-1 positively regulates nodule primordia development together with NF-Y CAATA-box binding protein complex, of which subunit genes are also direct NIN targets.

Free Research Field

根粒共生

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

皮層細胞に由来する根粒の進化学的起源については1980年代以前から議論がある。しかし、諸説ある中で確固たる結論は得られていなかった。本研究では、根粒形成過程において側根の発達プログラムの一部が転用されていることを証明した。本研究は植物科学における大きな疑問の一つに回答を与えるものである。さらに、植物で一般に保存される因子が根粒共生を制御する仕組みや共生経路とこのような因子との接点を明らかにすることによって、根粒共生を多様な植物に応用活用する試みにおける具体的な手法の確立に貢献できる。