2020 Fiscal Year Annual Research Report
比較ゲノム解析とインビトロ吸器培養系を活用した寄生植物組織接続機構の解明
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19H00944
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
青木 考 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (30344021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 敦 基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
横山 隆亮 東北大学, 生命科学研究科, 講師 (90302083)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 寄生植物 / ネナシカズラ / 探索糸 / 比較ゲノム / インビトロ吸器培養系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新学術領域「先進ゲノム支援」公募に採択されたCcJKD抑制アメリカネナシカズラのトランスクリプトーム解析を実施した。PCRを用いた実験により遺伝子発現御抑制が明らかとなっていたCcGL3、CcTTG1、CcWER等の発現の減少が確認された。2020年度末までは発現が変動した遺伝子群について解析候補の絞り込みを進めた。また、近縁モデル植物であるアサガオとの比較ゲノム解析については、こちらについても巻付く相手に接触した後のトランスクリプトームシークエンシングの解析と巻き付き時に変化する遺伝子の候補化を進めた。CcGL2の発現抑制をするトランスサイレンシング法を行なうためのトリガーamiRNA発現宿主タバコについて、2020年度末までにT2世代の増殖を進めた。また研究分担者（星野）が、アサガオのJKDとGL2を共に抑制したアサガオ遺伝子組換え系統の作成を進めた。吸器探索糸分化については、シロイヌナズナの維管束細胞分化遺伝子機能欠損変異体であるapl, wox4, tdr、ならびに道管篩管の形成に異常のある変異体irx3とirx4を宿主とした場合には、探索糸分化の遅延が見られることがわかった。特に、維管束幹細胞の形成に異常のある変異体を宿主とした場合に探索糸の宿主への侵入頻度が低下し探索糸分化が起こらない、という現象が発見された。これらのことから、宿主側の維管束形成が吸器や探索糸の発達ならびに探索糸の通導細胞への分化に必要であることが示唆された。インビトロ吸器培養系を用いた探索糸分化解析では、培地にジベレリンを添加した場合に探索糸が道管へ分化する頻度が上昇し、サリチル酸を添加した場合に探索糸が道管へ分化する頻度が低下する効果が見出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
探索糸分化の研究においては、変異体宿主を用いた実験とインビトロ吸器培養系を用いた実験で有意義な成果が得られた。いっぽうでCcJKDサイレンシング個体を用いた遺伝子発現解析では、まだ遺伝子候補化の途上にある。進捗が思ったより大きかった部分と、思うように進展しなかった部分を相殺して（２）の自己評価となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
宿主表面で寄生植物が付着器を形成する仕組みの解明に関して、2019年度に前倒しで実施したネナシカズラCcJKD遺伝子サイレンシング系統のRNA-Seqの解析を実施し、発現パターンがサイレンシング系統で変化している遺伝子を候補化している。また同時に非サイレンシング系統の茎トランスクリプトームとの比較解析に基づいて、JKD下流での付着器形成に関与する遺伝子群を候補化している。2021年度はこれら候補化された遺伝子の機能解析に着手する。JKDの下流にあると思われるGL2のサイレンシングを行うための組換え宿主を作製し、また表皮で発現している機械刺激受容型イオンチャネル遺伝子のサイレンシングを行うための組換え宿主を作製中である。2021年度はこれらのサイレンシングされたネナシカズラを用いて寄生動態を解析する。またこれらの遺伝子が他の植物の背景でどのように機能するかを調べるために、分担者はアサガオのJKDとGL2の発現抑制系統ならびに二重抑制系統を作出中である。2021年度は、これらを背景としてネナシカズラ遺伝子の導入に着手していく。また探索糸分化要因の探索については、維管束幹細胞形成に異常のある変異体で探索糸の分化が著しく阻害されることを見出した。またインビトロ吸器培養系を用いた分化誘導要因探索においては、ジベレリンが分化促進効果を、サリチル酸が抑制効果を示すことが明らかとなった。2021年度は、高速液体クロマトグラフィーにより維管束幹細胞変異系統から探索糸分化制御因子を同定するための系統的アッセイに着手する。また、ジベレリンやサリチル酸の作用について生合成変異体を用いた解析を開始する。
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[Journal Article] Cell wall modification by XTH19 influences Arabidopsis freezing tolerance after cold and sub-zero acclimation2021
Author(s)
Takahashi D, Johnson K, Hao P, Tuong T, Erban A, Sampathkumar A, Bacic A, Livingston III.D, Kopka J, Kuroha T, Yokoyama R, Nishitani K, Zuther E, Hincha D
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Journal Title
Plant, Cell and Environment
Volume: 44
Pages: 915-930
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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