2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K05748
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
川原田 泰之 岩手大学, 農学部, 助教 (80786129)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物進化 / LysM型受容体 / 相互作用 / 菌根共生 / 根粒共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで根粒菌が合成・分泌する細胞外多糖のシグナル因子をEPR3受容体が受容・認識し、根粒共生相互作用を制御することを明らかにしてきたが、マメ科植物がいつEPR3受容体を獲得し、どのように機能進化を遂げたのかは不明となっていた。そこで本研究では、公開された植物のゲノムや遺伝子情報と系統樹解析を用いて、植物界に広がるEPR3受容体を含むLysM型受容体の有無を明らかにして、その進化を辿った。さらに、EPR3受容体の新規機能を明らかにする為、多くの陸上植物が共生可能なアーバスキュラー菌根菌 (以下、AM菌)とEPR3受容体との相互関係を調査した。
ミヤコグサのゲノム情報からLysM型受容体キナーゼ遺伝子を抽出したところ、新たに3つの受容体（Lys8、Lys17、Lys18）を明らかにした。さらに、15の種子植物種のゲノムからLysM型受容体を抽出し、アミノ酸配列を用いて系統解析などを進めた結果、計193のLysM型受容体は、14のクレードに分類でき、EPR3受容体を含むクレードII受容体は、進化の過程でAM菌を失った植物種では同様に消失していることを明らかにした。次に、クレードII受容体のAM菌共生への関与を明らかにするため、ミヤコグサのEpr3とそのホモログ遺伝子Lys8遺伝子について発現解析を実施し、Lys8は、AM菌が共生した植物細胞内で特異的に発現が誘導されることを明らかにした。これらの結果から、EPR3受容体（クレードII受容体）は、AM菌との共生相互作用に重要な機能を果たす受容体として種子植物への進化以前に獲得した受容体で、マメ科植物は根粒共生を制御する機能へとさらに進化させたことが示唆された。
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