Identification of the host target of rhizobial effector and its activation of symbiosis signaling

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02860
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: OKAZAKI SHIN 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40379285)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田淵 光昭 香川大学, 農学部, 教授 (00294637) ; 下田 宜司 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (80415455) ; 林 誠 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30291933) ; 箱山 雅生 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (60422804)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 共生 / 根粒菌 / マメ科植物 / 3型分泌系 / エフェクター / ダイズ

Outline of Final Research Achievements

Rhizobial Nod factors (NFs) have been long believed to be essential for legume - rhizobium symbiosis. Bradyrhizobium elkanii USDA61, however, establishes symbiosis with soybean by an effector protein Bel2-5 in the NF-independent manner. In this study, biochemical analysis of Bel2-5 revealed domains involved in interaction with host proteins and induction of nodule formation. In addition, we comprehensively identified host protein candidates that interact with Bel2-5 and host genes whose expression is regulated by Bel2-5. These results revealed the molecular basis of the NF-independent nodule formation mechanism by the effector.

Free Research Field

植物微生物共生

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マメ科植物と根粒菌の共生には根粒菌のNod factor (NF)が必須であると長い間考えられていた。本研究の成果は、根粒菌のエフェクター(Bel2-5)がNF非依存的にマメ科植物の標的タンパク質と相互作用して根粒形成を誘導する機構を世界で初めて明らかにしたものである。今後Bel2-5による根粒形成シグナルの解析をさらに進め、自然界における根粒形成エフェクターの分布や多様性を明らかにすることで、マメ科植物と根粒菌の共進化の一端を明らかにできると期待される。さらに、本エフェクターは、将来的にはイネやコムギなどNF受容機構のない非マメ科植物への根粒形成に貢献することが期待される。