Elucidation of the remote manipulation mechanism of flower morphology by bacteria and its application to the flower morphology control technology

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14847
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kitazawa Yugo 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (50803160)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ファイロジェン / ファイトプラズマ

Outline of Final Research Achievements

In this study, the function of phyrogen, a protein from phytopathogenic bacteria, was investigated to elucidate the mechanism underlying manipulation of floral morphogenesis by phyllogen. We found that phyllogen has a unique function to degrade their targets by the proteasome-dependent but ubiquitin-independent pathway, and clarified the target-determining mechanism of phyllogen. Furthermore, we constructed a binding model between phyllogen and its target host factors by combining random mutagenesis experiments and a AI-based highly accurate protein structure prediction program. In addition, we have created phyllogen-expressing tobacco plants (Nicotiana spp.) and conducted heterologous grafting technique using tobacco plants and other species.

Free Research Field

植物病理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

花形態は花卉植物の価値を決定する最重要形質であり、より美しく珍奇な外観を作出することが常に求められる。本研究では植物の篩部に感染する植物病原細菌ファイトプラズマが分泌するタンパク質ファイロジェンが、篩部から花の形態を「遠隔制御」して葉化させることに着目し、ファイロジェン発現植物に様々な植物を接ぎ木することで、形質転換を行わずに様々な植物の花を葉化させることを目標として、形質転換植物の作出、遠隔制御機構の分子機構解明、標的認識部位の解析を行った。本研究により、形質転換を必要としない新規な花形態の制御技術の基盤が構築されたといえる。