2012 Fiscal Year Annual Research Report
防御応答メカニズムを利用して成立したマメ科植物ー根粒菌共生の進化プロセスの検証
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23688007
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
中川 知己 明治大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (90396812)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 防御応答 / 共生 / 菌根菌 / 根粒菌 |
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| Research Abstract |
マメ科植物は根粒菌と共生を行うことで、窒素栄養を獲得することができる。一方で植物は多種多様な病原菌の脅威にさらされており、これに対抗するために高度な防御応答メカニズムを備えている。植物が病原菌を排除しながら、根粒菌を受け入れているメカニズムはほとんど研究が進んでいない。
マメ科植物は根粒菌の分泌するNodファクターを認識することで、根粒菌を受け入れるためのプログラムを開始する。共生の開始に必須である植物のNodファクター受容体NFR1は、防御応答を担うことが知られているCERK1受容体から進化したことを我々は明らかにしている。本研究ではCERK1のどのような変化が防御から共生への変化をもたらしたのかについて調べることを目的とする。
シロイヌナズナのキチン受容体AtCERK1の細胞内ドメインには、共生応答を誘導する能力が無い。しかしNFR1が持つ3アミノ酸のYAQ配列を導入すると、AtCERK1は共生応答誘導能力を獲得する。しかし昨年度の研究から、トマトやトウゴマなどの非マメ科植物CERK1ホモログはYAQ配列を保持しており、さらにマメ科のNFR1と同様に共生応答誘導能力を持つことが明らかとなっている。
根粒菌共生はマメ科植物に限定されているが、そのメカニズムの一部は陸上植物の80%が共生する菌根菌共生にも使われている。NFR1はこの菌根菌共生にも必須の経路を活性化する役割を持つが、菌根菌共生においてNFR1に相当する受容体はこれまで知られていない。我々はCERK1が菌根菌共生においてNFR1と同等の役割を果たしていると考え、菌根菌共生を行うイネにおいてCERK1遺伝子の破壊株を作製して解析を行っている。
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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
当初の想定とは異なる予想外の展開となっているが共生と防御の関係について、より重要な発見ができている。NFR1の先祖遺伝子でありキチン防御応答に関わるCERK1は最近の研究で糸状菌だけではなく細菌に対する防御応答にも関与することが報告されており、防御応答の中心的な役割を果たすことが明らかになっている。本研究で作製したイネのcerk1変異体の予備的な解析結果では、CERK1が共生に関与することを示す結果を得ており、非常に大きなインパクトをもたらす研究になる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の主要な解析結果はそろいつつあり、最終年度である本年度はこの結果をまとめて論文投稿を行う。またインパクトの高い結果が得られているので、これを国内外に積極的に発信していく予定である。
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