2006 Fiscal Year Annual Research Report
窒素栄養とオートレギュレーションによる根粒形成の制御機構
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18056004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川口 正代司 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教授 (30260508)
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| Keywords | ミヤコグサ / 窒素栄養 / 硝酸 / 根粒形成 / 根粒過剰着生変異体 / イオンビーム / レセプター様キナーゼ |
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| Research Abstract |
マメ科植物の根粒形成は、充分な窒素栄養を含む土壌では抑制される。また、植物の根に根粒菌が感染すると、根とシュート間の遠距離シグナル伝達により過剰な根粒形成を抑制するオートレギュレーション機構が発動することが知られている。オートレギュレーションによる根粒形成の抑制が破綻した根粒過剰着生変異体は、高濃度硝酸塩処理下でも根粒を形成することから、窒素感受性と根粒菌感染に対する応答機構の間にクロストークが存在すると予想される。我々は、マメ科モデル植物ミヤコグサ(Lotus japonicus)を用いた根粒形成に関する共生変異体の網羅的なスクリーニングから、オートレギュレーションと硝酸塩による根粒抑制の両方に異常のある根粒過剰着生変異体har1やkalvier(klv)を単離している。klvとhar1のダブルミュータントを作成したところ、その表現型は、根粒数、シュートの生育や形態においてklvと同様であった。このことから根粒数の制御においては、KLVとHAR1が同一系路上で機能していることが示唆された。また、klvでは葉の維管束の連続性が失われ、vascular island等が観察されていたが、茎でも観察を行なった結果、klvの茎では野生型にみられるような維管束が環状に並んだ構造が崩れている様子などが観察された。klvのポジショナルクローニングにより候補遺伝子を特定した。klv変異体への形質転換を行ったところ、klvの根粒過剰着生、花成遅延、葉脈の浮上、茎の二叉分枝などの表現型が相補され、KLV遺伝子がこれらすべての形質に関わっていることを明らかにした。
また、イオンビーム照射によるスクリーニングにおいて単離された716-1及び1836-1変異体の表現型解析を行なったところ、根粒過剰着生変異体としては初めて、硝酸塩による根粒形成の阻害が野生型と同様に起こる可能性が示された。
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