2021 Fiscal Year Annual Research Report
アーバスキュラー菌根共生の制御メカニズムは外生菌根共生の成立に関与するのか？
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20J21994
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
富永 貴哉 鳥取大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 外生菌根共生 / アーバスキュラー菌根共生 / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究「アーバスキュラー菌根共生の制御メカニズムは外生菌根共生の成立に関与するのか？」は、マツタケに代表される外生菌根 (ECM) 菌と植物の共生関係は、陸上植物最古の共生系とされるアーバスキュラー菌根 (AM) 共生から派生したのか明らかにするものである。これまでにも、マメ科植物がAM共生の制御メカニズムを転用して根粒菌とも共生することが報告されていた。一方で、森林生態系における物質循環で重要なはたらきをするECM共生は植物界では比較的新しい共生系であるが、その制御メカニズムは未解明である。そこで本研究では、AM菌とECM菌の両者と共生するユーカリをモデルとし、トランスクリプトーム解析とゲノム編集技術によりECM共生の獲得メカニズムの解明を目的とする。
令和3年度は、モデルAM菌のRhizophagus irregularis、または鳥取大学菌類きのこ遺伝資源研究センターから入手したコツブタケ (Pisolithus arhizus TUFC101594) と共生するユーカリ個体をサンプリングし、比較トランスクリプトーム解析を実施する準備を行った。次世代シーケンサーを用いたRNA-seqは次年度に計画している。また、本年度は、画像解析ツールを用いた迅速な共生率の定量方法の構築に成功した。これにより、AM共生に必須なシングル遺伝子をノックアウトしたユーカリ毛状根の表現型解析を効率良く進められると期待している。
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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
令和3年度は、菌類きのこ遺伝資源研究センターからP. arhizusの別菌株TUFC101385を入手した。この菌株はTUFC101594と同種であるにも関わらず、ユーカリへの感染力や成長促進効果がTUFC101594よりも弱いことがわかった。このように、親和性が異なる菌株と共生するユーカリの個体間で比較解析を行えば、ECM共生における分子メカニズムを詳細に解明できると考えられる。そこで、今後は2つのECM菌株を加えた比較トランスクリプトーム解析から、ECM共生の制御メカニズムの解明に取り組む。
また、ユーカリの根は比較的細い特徴があり、肉眼では確認できないAM菌の感染率測定が困難であった。そこで本年度は、人工知能を利用した画像解析ツールAMFinder (Evangelisti et al., New Phytol., 2021) を導入し、簡便かつ迅速な感染率の定量方法を確立した。今後は、本解析ツールを活用し、ゲノム編集により共生遺伝子をノックアウトしたユーカリ毛状根の表現型を効率的に評価する。以上のことから、本研究の進捗状況を上記の通りに評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は、興味深い現象を示すECM菌株の入手と、簡便な表現型解析ツールの導入を行った。令和4年度については、比較トランスクリプトーム解析の実施を計画している。同時に、共生遺伝子をノックアウトしたユーカリ毛状根におけるAM菌とECM菌の感染率測定を予定している。これらの実験から得られた結果を統合することで、ECM共生の獲得には、AM共生の制御メカニズムが転用されているのか明らかにしていく。
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