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2020 Fiscal Year Annual Research Report

寄生植物の寄生器官形成シグナル伝達機構の解明

Research Project

Project/Area Number 18H02464
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

吉田 聡子  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20450421)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords寄生植物 / 植物ホルモン / エチレン / 吸器形成 / 宿主侵入 / シグナル伝達
Outline of Annual Research Achievements

ストライガやオロバンキなどのハマウツボ科寄生植物は、穀物や野菜、花卉類に寄生し、甚大な農業被害を出している。しかし、その寄生の分子機構はほとんど分かっておらず、根本的な防除方法は確立していない。ハマウツボ科寄生植物は、根にコブ状の「吸器」と呼ばれる寄生器官を形成し、宿主植物の組織に侵入する。吸器の形成には宿主由来シグナルが必要であるが、その受容体やシグナル伝達系は未解明である。本研究では、ハマウツボ科条件的寄生植物コシオガマを用いて、分子遺伝学的なアプローチから寄生植物の寄生器官形成の分子機構を明らかにした。
私たちは、コシオガマにEMS処理を施して作成した変異体プールから、吸器形成不全や宿主への侵入異常を示す変異体を単離した。その詳細な表現型解析により吸器形成シグナルの伝達における重要ステップを明らかにし、原因遺伝子同定によりその鍵因子を同定した。本研究では、特に宿主への侵入不全を起こす変異体が植物ホルモンのエチレンのシグナル伝達に関わる遺伝子に変異を有していることを明らかにした。エチレンシグナル伝達の鍵遺伝子に変異が生じると、吸器の先端細胞の細胞分裂が停止できなくなり、宿主へ到達しても侵入を開始することができず、宿主根の周りを回り込んでしまう表現型が観察された。また、宿主のエチレン変異体を用いても同様に侵入不全の表現型がみられることから、宿主由来のエチレンが吸器の侵入に必要であることが示唆された。また、他にも吸器形成のシグナル伝達に関わる遺伝子を変異体の解析を通じて同定した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Pennsylvania State University/Virginia University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Pennsylvania State University/Virginia University
  • [Journal Article] Three-dimensional reconstructions of haustoria in two parasitic plant species in the Orobanchaceae2021

    • Author(s)
      Masumoto Natsumi、Suzuki Yuki、Cui Songkui、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Kumaishi Kie、Shibata Arisa、Furuta Kaori M、Ichihashi Yasunori、Shirasu Ken、Toyooka Kiminori、Sato Yoshinobu、Yoshida Satoko
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/plphys/kiab005

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An auxin transport network underlies xylem bridge formation between the hemi-parasitic plant Phtheirospermum japonicum and host Arabidopsis2020

    • Author(s)
      Wakatake Takanori、Ogawa Satoshi、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • Journal Title

      Development

      Volume: 147 Pages: -

    • DOI

      10.1242/dev.187781

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ethylene signaling mediates host invasion by parasitic plants2020

    • Author(s)
      Cui Songkui、Kubota Tomoya、Nishiyama Tomoaki、Ishida Juliane K.、Shigenobu Shuji、Shibata Tomoko F.、Toyoda Atsushi、Hasebe Mitsuyasu、Shirasu Ken、Yoshida Satoko
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 6 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abc2385

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Subtilase activity in intrusive cells mediates haustorium maturation in parasitic plants2020

    • Author(s)
      Ogawa Satoshi、Wakatake Takanori、Spallek Thomas、Ishida Juliane K、Sano Ryosuke、Kurata Tetsuya、Demura Taku、Yoshida Satoko、Ichihashi Yasunori、Schaller Andreas、Shirasu Ken
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/plphys/kiaa001

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Orobanchaceae parasite-host interactions2020

    • Author(s)
      Mutuku J. Musembi、Cui Songkui、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 230 Pages: 46~59

    • DOI

      10.1111/nph.17083

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Feeding behavior of Golden Apple Snail on rice and subsequent rice defense response2021

    • Author(s)
      Mafrikhul MUttaqin;Songkui Cui;Satoko Yoshida
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会大会
  • [Presentation] Characterization of a root parasitic plant Phtheirospermum japonicum mutant that induces haustoria in the absence of host signal2021

    • Author(s)
      Lei Xiang, Songkui Cui, Satoko Yoshida
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会大会
  • [Presentation] 植物体のDMBQ培養により産生される寄生植物の吸器誘導物質の解析2021

    • Author(s)
      青木夏美, 和田将吾, Songkui Cui, 吉田聡子
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会大会
  • [Presentation] Cellular and subcellular localization of haustorium inducing signals in the haustorium of the parasitic plant Striga hermonthica2021

    • Author(s)
      Songkui Cui, Yuri Takeda, Toshiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Satoko Yoshida
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会大会
  • [Presentation] 寄生植物ストライガの吸器形成における遺伝子発現解析2021

    • Author(s)
      和田将吾,小堀俊吾,熊石妃恵,Songkui Cui,市橋泰範,吉田聡子
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会大会
  • [Presentation] 宿主由来シグナルによって制御される寄生植物の器官発生2020

    • Author(s)
      吉田聡子
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Invited
  • [Presentation] Cell-cell interaction between parasitic plants and host plants2020

    • Author(s)
      Satoko Yoshida
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] モデル寄生植物の解析からみる植物間相互作用2020

    • Author(s)
      吉田聡子
    • Organizer
      植物科学シンポジウム2020
    • Invited
  • [Presentation] つながる根:寄生植物と宿主植物のフシギな関係2020

    • Author(s)
      吉田聡子
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Invited
  • [Presentation] 寄生器官を形成しないコシオガマ変異体の解析2020

    • Author(s)
      相澤みお, Songkui Cui, 古田かおり, 吉田聡子
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] ハマウツボ科寄生植物シオガマギクにおけるアーバスキュラー菌根菌感染条件の探索2020

    • Author(s)
      川井友裕, 伊藤元巳, 吉田聡子
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] 寄生植物ストライガの吸器誘導物質の探索2020

    • Author(s)
      和田将吾, 清水崇史, ツイソンクイ
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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