Analysis of rhizobium Infection mechanisms regulated by plasma membrane lipids

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15426
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: Akamatsu Akira 関西学院大学, 生命環境学部, 助教 (10802225)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 根粒菌 / ミヤコグサ / 細胞膜脂質 / フォスファチジルイノシトール

Outline of Final Research Achievements

In this study, we found that in the symbiosis between Lotus japonicus, a legume, and rhizobium, a nitrogen-fixing bacterium, the phosphatidylinositol phosphate (PIP) is accumulated in the root and regulate the symbiosis. Furthermore, two genes, PITP-like protein (PLP) and phosphatidylinositol (PI) kinase, were identified by genetic and biochemical methods as genes responsible for this variation in PIP accumulation. These genes manipulate PIP dynamics by increasing expression levels in a rhizobial infection-dependent manner and by functioning in epidermal cells. These functions may be important for maintaining a balance of benefits between the two symbiotic species.

Free Research Field

植物分子生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で明らかとなったPIPによる根粒菌の感染制御は、これまで病原菌感染時に報告されてきたPIPの動態とは異なる可能性があり、マメ科植物が根粒菌との間で築いてきた特異的な応答の可能性もある。これらをより詳細に明らかにすることができれば、マメ科植物が進化の過程でどのようにして根粒菌との共生を獲得してきたかという大きな問いに迫ることができる。そして、それらによって根粒共生をはじめとする微生物を利用したこれからの農業に対して大きく貢献できると考えている。