根粒菌3型分泌系と植物免疫を介した根粒共生不全の分子機構解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05760
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 菅原 雅之 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (90742776)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 根粒菌 / エフェクター / 共生

Outline of Annual Research Achievements

ダイズ根粒菌Bradyrhizobium diazoefficiens USDA122株は、そのエフェクタータンパク質NopPを原因としてRj2遺伝型ダイズに窒素固定根粒の形成を誘導しないことが明らかとされている（Rj2共生不和合性）。しかし、ダイズによるNopPエフェクターの認識様式、および認識から共生不和合性表現型を示すまでの免疫応答機構については明らかとされていない。本年度はRj2ダイズによるNopPエフェクターの認識・応答機構の解明を目指して、プルダウンアッセイにてNopPと相互作用するダイズタンパク質の探索する材料の準備ができた。具体的には、ヒスチジンタグ、FLAGタグ融合NopPを分泌する根粒菌を作製した。また構築したいずれの根粒菌は、USDA122野生株と同様にRj2ダイズに対する根粒形成がなされないことを確認した。
前年度見出したダイズ根粒菌USDA110株によるダイズ以外のマメ科植物に対する共生不和合性を誘導するダイズ根粒菌のエフェクターを同定するため、根粒菌ゲノムから推定された40以上のエフェクター遺伝子について各根粒菌破壊株を作製した。破壊株の接種試験にて共生不和合性を誘導するエフェクターの同定を試みたが、特定には至らなかった。したがってこの不和合性の誘導には複数種のエフェクターが関与する可能性も示唆されるため、二重変異株の作製が有効であることが考えられた。また、和合性根粒菌への遺伝子相補する戦略も本不和合性の原因エフェクターの同定に有効であると考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Rj2ダイズによるNopPエフェクターの認識・応答機構を解明するため、ヒスチジンタグ、FLAGタグ融合NopPを分泌する根粒菌を作製した。いずれもUSDA122野生株と同様にRj2ダイズに対する根粒形成がなされなかったため、プルダウンアッセイによるNopPと相互作用するダイズタンパク質同定の材料が準備できた。
前年度見出したダイズ根粒菌USDA110株によるダイズ以外のマメ科植物に対する共生不和合性について、40以上のエフェクター遺伝子を単一に破壊したUSDA110変異株を解析したが、原因となるエフェクターの特定には至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

本年度構築したヒスチジンタグあるいはFLAGタグを融合したNopPを分泌する根粒菌を利用し、Rj2ダイズ細胞内におけるNopPと相互作用するタンパク質をプルダウン解析等で同定を試みる。さらに不和合型NopPに発現応答するダイズ遺伝子をRNA-Seqにて網羅的に調べ、共生不和合性の誘導に関わる植物側の機構を明らかにしていく予定である。

Causes of Carryover

RNA-Seq解析の実施が遅れたこと、およびコロナ禍による学会の中止により旅費の使用がなかったため次年度使用額が生じた。生じた残金は次年度のRNA-Seq解析に使用する。