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2013 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

Research Project

Project/Area Number 23688007
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

中川 知己  明治大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (90396812)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords防御応答 / 共生応答 / 受容体 / 分子進化
Research Abstract

CERK1が防御応答だけではなく共生応答にも必須である可能性について、菌根菌が共生するイネのCERK1遺伝子破壊株を用いて解析を行った。その結果、oscerk1変異体においては、菌根菌共生が表皮で停止することが明らかとなった。その一方でOsCERK1と受容体複合体を形成することでキチン防御応答を起動することが知られているCEBiPの遺伝子破壊株oscebipでは正常な菌根菌共生が観察された。したがってキチン応答ではなくCERK1が菌根菌共生に必須であり、CERK1は防御と共生の二面的機能を持つことが判明した。
我々の以前の解析結果から、マメ科植物で根粒菌共生応答を起動するNFR1は、非マメ科植物で防御応答を担うCERK1から進化したことが示唆されていた。共生菌を受け入れるためのプログラムを起動するNFR1が、なぜ正反対の病原菌を排除する役割を持つCERK1から進化したのかは謎であったが、今回の我々の結果から、そもそも非マメ科植物のCERK1自体が共生機能を持ち、それがNFR1への分子進化につながった可能性が示唆された。その一方でなぜCERK1が正反対の二面的な機能を持つのか?という新たな疑問が生じた。
菌根菌共生は最初の陸上植物であるコケ植物で成立したと考えられている。我々は菌根菌共生の原点であるコケ植物でキチン防御応答および菌根菌共生のメカニズムを解析することで、CERK1の二面的機能の意義について明らかにできると考えている。これまでに整備されているコケのモデル植物であるゼニゴケおよびヒメツリガネゴケは、菌根菌共生をしない例外的な種である。そこで我々は現在、菌根菌共生を行うフタバネゼニゴケを用いて解析基盤の整備を開始した。現在までにフタバネゼニゴケにおいてもCERK1が1コピーのみ保持されていることや、キチン防御応答と菌根菌共生が観察できることを確認している。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Two distinct EIN2 genes cooperatively regulate ethylene signaling in Lotus japonicus.2013

    • Author(s)
      Miyata K., Kawaguchi M. and Nakagawa T,
    • Journal Title

      Plant Cell Physiology

      Volume: 54 Pages: 1469-1477

    • DOI

      doi: 10.1093/pcp/pct095.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discriminative phytoalexin accumulation in Lotus japonicus against symbiotic and non-symbiotic microorganisms and related chemical signals.2013

    • Author(s)
      Masai M., Arakawa M., Iwaya K., Aoki T., Nakagawa T,, Ayabe S. and Uchiyama H.
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      Volume: 77 Pages: 1773-1775

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] LysM型受容体キナーゼの機能解析から見えてきた植物防御ー共生応答の進化2014

    • Author(s)
      中川知己,宮田佳奈,古崎利紀,香西雄介, 小澤憲二郎,石井一夫,梅原洋佐,宮本綾乃,小八重善裕,秋山康紀,賀来華江,西 澤洋子,渋谷直人
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] フタバネゼニゴケにおけるキチン防御応答遺伝子の発現解析2014

    • Author(s)
      宮本綾乃,古崎利紀,榊原恵子,石崎公庸,緒方法親,石井一夫,嶋村正樹,賀来華江,河内孝之,渋谷直人, 中川知己
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] ミヤコグサのEIN2遺伝子を介したエチレンシグナリングと根粒形成の制御2014

    • Author(s)
      宮田佳奈,中川知己,川口正代司
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] Trick or Treat? 植物の微生物に対する防御と共生のメカニズム2013

    • Author(s)
      中川知己
    • Organizer
      明治大学科学技術研究所公開講演会
    • Place of Presentation
      明治大学
    • Year and Date
      20131005-20131005
    • Invited
  • [Presentation] 陸上植物における菌根菌共生メカニズムの進化を探る~昨日の友 は今日も友?~2013

    • Author(s)
      中川知己
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20130911-20130913
    • Invited
  • [Presentation] LjEIN2-1・LjEIN2-2 を介したエチレンシグナリングによる根粒形成の制御2013

    • Author(s)
      宮田佳奈,川口正代司,中川知己
    • Organizer
      第23回植物微生物研究会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      20130907-20130909
    • Invited
  • [Presentation] 原始的な共生と防御のモデル植物、フタバネゼニゴケの整備状況2013

    • Author(s)
      中川知己,古崎利紀,榊原恵子,石崎公庸,緒方法親,宮本綾乃, 石 井一夫,嶋村正樹,賀来華江,河内孝之,渋谷直人
    • Organizer
      第23回植物微生物研究会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      20130907-20130909
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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