Molecular mechanisms underlying metabolism and transport of fatty acids and their regulation in arbuscular mycorrhiza

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02861
• 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: Shinshu University
• Principal Investigator: Saito Katsuharu 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40444244)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 菌根 / 共生 / 脂質 / 脂肪酸 / ミヤコグサ / ミリスチン酸

Outline of Final Research Achievements

Arbuscular mycorrhiza is a symbiotic association between arbuscular mycorrhizal fungi and plant roots. Recently, it has been shown that plants supply lipids or fatty acids as a carbon source to the fungi. To elucidate the mechanisms of lipid synthesis, transport, and regulation in plants during mycorrhizal symbiosis, we obtained and generated mutants of the candidate lipid-related genes, and analyzed their functions in arbuscular mycorrhizal symbiosis. We found that the lipid transfer protein LTPdM1 might be involved in mycorrhizal formation and that lipid metabolism genes might be induced downstream of the WRI5 transcription factors. Although the lipids or fatty acids supplied by the plant to the fungus could not be identified, arbuscular mycorrhizal fungi were found to initiate asymbiotic growth by addition of myristate.

Free Research Field

土壌生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

菌根共生における脂質代謝は新たな研究領域であり、共生のコスト―ベネフィットを考えるうえで重要な分野である。我々は、トランスクリプトーム解析をベースに菌根植物の脂質合成・輸送・制御に関わる候補遺伝子を抽出し、各種変異体を用いて機能解析を行った。本研究で得られた菌根共生における脂質代謝の基礎的知見は、圃場における菌根効果の診断につながる可能性がある。本研究では、植物から菌根菌へ供給される脂質の同定も試みたが、研究期間内には同定には至らなかった。一方で、非共生状態の菌根菌にミリスチン酸を添加するとバイオマスが増加することを明らかにした。今後、純粋培養による菌根菌資材の開発が期待される。