2012 Fiscal Year Annual Research Report

トマト研究基盤を活用した植物寄生に伴う組織接続機構の研究

Research Project

Project/Area Number	23248005
Research Institution	Osaka Prefecture University
Principal Investigator	青木考大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (30344021)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	矢野健太郎明治大学, 農学部, 准教授 (00446543)
Project Period (FY)	2011-04-01 – 2015-03-31
Keywords	トマト / 寄生植物 / オロバンキ / ネナシカズラ / 遺伝子発現
Research Abstract	平成24年度の本研究においては、根寄生植物Orobanche aegyptiacaと茎寄生植物Cuscuta japonicaのそれぞれが、宿主植物に寄生を成立させる途上にある状態での遺伝子発現の網羅的解析を実施した。また寄生植物に対する宿主植物側の遺伝子発現レベルでの応答を解析する基盤として、宿主トマト品種マイクロトムのDNA配列情報整備を実施した。根寄生植物Orobanche aegyptiacaに関しては、化繊シートの表面で根との寄生を成立させる本方法によって、根に付着した段階、根に侵入し始めた前期段階、根侵入の後期段階、の3段階でのオロバンキ－トマト組織をサンプリングし、高速シークエンサーによる遺伝子発現解析を行なった。段階別での遺伝子発現を比較することにより、根侵入初期段階のオロバンキではタンパク質相互作用、翻訳に関わるリボソーム、受容体等の遺伝子発現が亢進していた。一方マイクロトムではホルモン生合成関連、転写因子、ストレス応答関連等の遺伝子発現が亢進していた。茎寄生植物Cuscuta japonicaに関しては、残念なことにマイクロトムにはわずかな頻度でしか寄生しないことが明らかとなった。そこでC. japonicaの宿主としてよく用いられるホウセンカを用いて寄生組織と非寄生組織の遺伝子発現比較を実施した。その結果、寄生組織ではペプチド分解酵素阻害因子、細胞壁分泌タンパク質、シトクロームP450等の遺伝子発現が亢進していることが見出された。今後、これらの遺伝子群の中から寄生成立に関わる遺伝子の候補化を進め、その遺伝子の機能欠損株などを作製し遺伝子機能の解明につなげていく。マイクロトムのDNA配列情報整備としては、高速シークエンサーで解読されたゲノムDNAのアセンブリを行ない、その情報をりようするためにゲノムブラウザ機能を有したデータベースの構築を行なった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 昨年度はやや遅れているという自己評価であったが、今年度はやや遅れを取り戻すことができ遺伝子発現プロフィールの解析まで進めることができた。次年度からは、本成果に基づいた個々の遺伝子の解析に進む準備ができてきたという観点から、研究計画全体においてほぼ計画通りである。
Strategy for Future Research Activity	今後は、寄生植物と宿主植物について組織接続に関連があると考えられる遺伝子を複数個候補化し、機能抑制あるいは過剰発現などの手法を用いて研究を進める。必要があれば、さらに詳細な遺伝子発現解析を追加し解析を補う。問題点としては、寄生植物に対する形質転換手法が確立されていないことが挙げられる。対応策としては、パーティクルがんによる一過的発現などの代替手段を用いる、あるいは寄生植物遺伝子を他の植物で発現させることで機能解析を行なっていきたいと考える。