Elucidation of common regulatory mechanisms for nodule and meristem development

2016 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 25291066
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Kawaguchi Masayoshi 基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 教授 (30260508)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Suzaki Takuya 基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 助教 (40575825) ; Takeda Naoya 基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 助教 (60571081)
• Research Collaborator: Okamoto Satoru 基礎生物学研究所, 研究員 ; Soyano Takashi 基礎生物学研究所, 研究員 ; Fujita Hironori 基礎生物学研究所, 研究員 ; Sasaki Takema 総合研究大学院大学, 基礎生物学専攻, 大学院生 ; Yoro Emiko 総合研究大学院大学, 基礎生物学専攻, 大学院生 ; Takahara Masahiro 総合研究大学院大学, 基礎生物学専攻, 大学院生 ; Nishida Hanna 総合研究大学院大学, 基礎生物学専攻, 大学院生 ; Mori Tomoko 基礎生物学研究所, 技術職員 ; Tanaka Sachiko 基礎生物学研究所, 技術職員 ; Matsubayashi Yoshikatsu 名古屋大学, 生命理学研究科, 教授 ; Okamoto Satoru 名古屋大学, 生命理学研究科, 研究員 ; Shinohara Hidefumi 名古屋大学, 生命理学研究科, 助教 ; Sakakibara Hitoshi 理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループリーダー ; Hayashi Makoto 理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループリーダー ; Kojima Mikiko 理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 技師
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 根粒形成 / 遠距離シグナリング / 糖修飾ペプチド / 根由来シグナル / シュート由来シグナル / 茎頂メリステム / サイトカイニン / ミヤコグサ

Outline of Final Research Achievements

Root nodules are controlled by the root-to-shoot-to-root negative feedback loop called autoregulation of nodulation (AON). In Lotus japonicus, AON is mediated by CLE-RS genes and the receptor kinase HAR1 that functions in the shoot. However, the mature structures of CLE-RS peptides and the molecular nature of CLE-RS/HAR1 signaling remain elusive. In this project we show that CLE-RS2 is a post-translationally arabinosylated glycopeptide derived from the CLE domain. Chemically synthesized CLE-RS glycopeptides cause significant suppression of nodulation and directly bind to HAR1 in an arabinose-chain-dependent manner. In addition, CLE-RS2 glycopeptide produced in the root is found in shoot xylem sap. We thus propose that CLE-RS glycopeptides are the long sought mobile signals responsible for the initial step of AON. In addition we show that, CLE-RS-HAR1 signaling activates the production of cytokinins in shoots, which have an SDI-like capacity to systemically suppress nodulation.

Free Research Field

植物発生遺伝学