2011 Fiscal Year Research-status Report
マメ科植物の根粒菌監視機構関連分子の同定と共生組織・細胞内での所在
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23570058
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
内海 俊樹 鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (20193881)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | ミヤコグサ / 根粒菌 / 共生窒素固定 / リポ多糖 / リポ多糖結合タンパク質 / 形質転換 / 毛状根 |
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| Research Abstract |
「共生の成立には、宿主植物のリポ多糖結合タンパク質（LBP）による根粒菌リポ多糖（LPS）の認識が必須であるであるかどうかを明らかにする。」ことが目的である。そのために、（１）LBP遺伝子の発現を強化、及び、抑制した形質転換毛状根の共生成立過程の解析、（２）LBP遺伝子変異植物体の共生成立過程の解析、（３）根および根粒の組織・細胞でのLBPの局在部位の解析の３サブテーマに取り組んでいる。今年度の研究成果は、次の通りである。サブテーマ（１）：４種のミヤコグサLBP遺伝子（LjLBP1,LjLBP2, LjLBP3, LjLBP4）の発現プロファイルを検討した。その結果、発現量は非常に低く、植物全体で一様に発現していること、LjLBP3/LjLBP4は、根粒菌の接種に応答して発現誘導されること、が明らかとなった。これは、LjLBPが、機能分担をしていることを示唆する新規な知見である。各LjLBPのRNAiによる発現抑制形質転換毛状根を作出し、根粒着生過程を観察した。しかし、根粒着生の抑制や共生の崩壊については、再現性が得られなかった。サブテーマ（２）：植物体の栽培・種子の収穫までに止まり、共生成立過程の観察までには至らなかった。ミヤコグサ根粒菌のLPSの構造とNO誘導活性に関する論文を発表した。これは、LjLBPタンパク質とLPSの親和性を解析するために必要な基礎データである。サブテーマ（３）：LjLBPの局在部位を解析するために、蛍光タンパク質mOrangeとの融合遺伝子の構築に取り組んだ。各LjLBPについて、シグナルペプチドとmOrangeの融合遺伝子、シグナルペプチドを含むNバレル領域（LPSとの結合に関与するとされる）とmOrangeとの融合遺伝子を構築した。植物形質転換用のアグロバクテリウムへの導入も終了し、局在部位を解析するための準備を整えることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
サブテーマ（１）は順調に進行し、LjLBPの発現特性について、新しい知見が得られた。しかし、「LjLBP遺伝子の発現抑制によって、共生が破綻する」という現象の再現性が得られず、LjLBP遺伝子の過剰発現、及び、発現抑制で引き起こされる表現型の変化を確定するには至らなかった。サブテーマ（２）は、実験遂行に十分な植物体、及び、種子を確保することに時間がかかり、変異植物体の表現型の解析は、次年度へ持ち越しとなった。ミヤコグサ根粒菌のリポ多糖の構造とNO誘導活性に関する論文を発表したが、これは、LjLBPタンパク質と根粒菌リポ多糖の親和性を解析するために必要、且つ、重要な基礎データである。サブテーマ（３）は、融合遺伝子の構築が計画通り進行し、目標を達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究では、「LjLBP遺伝子の発現抑制によって、共生が破綻する」という現象の再現性を得ることができなかった。RNAiによる遺伝子発現の抑制効果が、不十分であった可能性が考えられる。また、寒天培地上で栽培することが、植物にとって大きなストレスとなり、表現型の変化を正しく検出できなかった可能性もある。従って、次年度は、RNAiによる抑制効果、及び、実験条件の再検討が必要である。サブテーマ（２）では、変異剤処理により得られたLjLBPの変異植物系統には、個体数・種子をうまく増加させることのできた系統もある。これら変異系統は、寒天培地上ではなく、土壌条件に近い条件で栽培することが可能である。従って、これら変異系統を使用して共生成立の過程を観察し、LjLBPの変異が共生にもたらす表現型の変化を検討することが重要である。この課題は、本年度に予定していたが、個体数などの関係で次年度へと持ち越しとなったので、早急に取り組む必要がある。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の計画通りの使用（物品費＝700千円、旅費＝700千円、人件費・謝金＝100千円）を予定している。
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[Presentation] Lipopolysaccharide binding protein, a new requirement for legume-rhizobium symbiosis.2011
Author(s)
Murakami E, Takayama H, Osuki K, Nagata M, Hori Y, Shigeoka M, Sahara M, Shimoda Y, Muto S, Nagano Y, Kucho K, Abe M, Sato S, Higashi S, Uchiumi T.
Organizer
17th International Congress on Nitrogen Fixation
Place of Presentation
Esplanade Hotel Fremantle
Year and Date
2011年11月29日
