2017 Fiscal Year Research-status Report
気孔の開閉をめぐる植物－病原菌共進化の分子基盤の解明
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17K17802
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
峯 彰 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 助教 (80793819)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コロナチン / 気孔 / 共進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気孔は、外界とのガス交換を担う生育に必須の器官であると同時に、病原菌の侵入経路でもある。植物は病原菌を認識して気孔を閉じる免疫機構を持つが、いくつかの病原菌はこの免疫機構を乗り越える。我々は最近、病原性細菌Pseudomonas syringaeが産生する植物毒素コロナチンが、孔辺細胞に特異的に存在するシグナル伝達経路を転用することで気孔を開くことを発見した。興味深いことに、シロイヌナズナはコロナチンに感受性を示す一方で、いくつかの近縁種は抵抗性を示した。昨年度は、コロナチンが転用するシグナル伝達経路の全容解明、および、シロイヌナズナ近縁種が示すコロナチンに対する耐性の仕組みの解明を試みた。
シロイヌナズナにおいて、コロナチンが転用するシグナル伝達経路は本来、明け方の速やかな気孔開口に必要であることを見出した。さらに、この明け方の速やかな気孔開口は、光合成の促進に必要であることも明らかにした。興味深いことに、コロナチンによる気孔開口に対して感受性を示すシロイヌナズナ近縁種は、明け方の速やかな気孔開口を示したのに対して、抵抗性を示す近縁種は、明け方の気孔開口に遅延を示すことが分かった。この結果から、コロナチンによる気孔開口に対する抵抗性の獲得と、明け方の速やかな気孔開口の間で、進化的なトレードオフが起こっていることが示唆された。また、シロイヌナズナの近縁種が示すコロナチンに対する非感受性の分子メカニズムに迫るため、コロナチンが標的とする遺伝子プロモーター上のDNAメチル化の違いをbisulfite sequencing法で調べたところ、応答性の違いを説明できる差は見つからなかった。今後は、第二の可能性として、ヒストン修飾の違いを調べて行く予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナチンが標的とする遺伝子のプロモーターを改変したゲノム編集シロイヌナズナの作出に、想定以上の時間がかかっている。その主な原因は、Golden Gate Cloningによる部位特異的ヌクレアーゼTALENの作成過程が非常に複雑、かつ、低効率であったことである。しかし、時間はかかったものの、TALENの作成に成功し、現在ゲノム編集個体の選抜を行っている。この遅れは本年度に十分取り戻せると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナチンが標的とする遺伝子のプロモーターを改変したゲノム編集シロイヌナズナのコロナチンに対する応答性（遺伝子発現誘導と気孔開口）を調べる。また、P. syringaeに対する抵抗性も調べる。さらに、夜明けにおける気孔開度と光合成速度を調べる。
シロイヌナズナと近縁種の間で、コロナチンの標的遺伝子のプロモーター領域におけるDNAメチル化の違いは見られなかった。そこで、ヒストン修飾に違いがあるかどうかを調べる。転写抑制との関連がみられるリジンのメチル化（H3K9メチル化など）を中心に解析する。それぞれのヒストン修飾を特異的に認識する抗体を用いてクロマチン免疫沈降を行い、精製されたDNAをPCR増幅することでヒストン修飾の有無を調べる。
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