2016 Fiscal Year Annual Research Report
Systemic and local regulatory mechanisms of symbiotic organ formation in response to nitrogen
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
16H01457
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
寿崎 拓哉 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40575825)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 植物微生物共生 / 根粒形成 / ミヤコグサ / 窒素応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素栄養は必要十分量存在すると、根粒共生の成立に必須ないくつかのプロセスに多面的に作用し共生を抑制する。具体的には、窒素栄養により根粒発生開始、根粒発達、根粒菌感染および窒素固定反応が抑制される。研究代表者らのこれまでの研究により、高濃度の硝酸存在下でも機能的な根粒を形成するミヤコグサ新規突然変異体nitrate unresponsive symbiosis (nrsym) を単離している。今年度は、nrsym1変異体の表現型解析および原因遺伝子の機能解析を中心に研究を行った。nrsym1変異体は上記の硝酸による根粒共生抑制の全ての過程に耐性を示した。また、NRSYM1は転写因子をコードしており、硝酸に応答して下流遺伝子の発現を制御することがわかった。先行研究により、Autoregulation of nodulation (AON) と呼ばれる全身的な根粒数の制御機構が、硝酸に応答した根粒形成の抑制にも関与することが示されている。NRSYM1とAON因子との遺伝的な関係を調べたところ、NRSYM1は硝酸に応答してAON因子を介した全身的なシグナル伝達系により根粒発生開始を制御していることがわかった。その一方で、根粒発達、根粒菌感染、窒素固定反応は、根局所的なシグナル伝達系により制御されている可能性が示唆された。
AONにおいて、根粒形成を負に制御する活性をもつ根由来シグナル因子として2つのCLEペプチド(CLE-RS1, -RS2) が知られている。今年度はCRISPR-Cas9システムにより、CLE-RS1, -RS2のノックアウト個体を作成し、それらの根粒形成や窒素応答の表現型を解析した。その結果、CLE-RS1, -RS2は成熟型ペプチドの配列は同一でありながら一部異なる機能をもつことがわかった。
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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
研究の中心であるNRSYM遺伝子の研究が進展し、NRSYM1については論文執筆に必要なデータがそろったため。また、関連研究について論文発表を行うことができたため (Nishida et al. 2016, J. Plant Res)。
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| Strategy for Future Research Activity |
NRSYM1の下流因子を網羅的に同定する。またNRSYM2, 3, 4遺伝子の機能を解明するための研究を推進する。
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[Journal Article] Fluorescent labeling of the cyst nematode Heterodera glycines for deep tissue live imaging using two-photon microscopy2017
Author(s)
Ohtsu, M., Kurihara, D., Sato, Y., Suzaki, T., Kawaguchi, M., Maruyama, D. and Higashiyama T.
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Journal Title
Cytologia
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines2017
Author(s)
Ohtsu, M., Sato, Y., Kurihara, D., Suzaki, T., Kawaguchi, M., Maruyama, D. and Higashiyama T.
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Journal Title
Protoplasma
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Integration of light and metabolic signals for stem cell activation at the shoot apical meristem2016
Author(s)
Pfeiffer, A., Janocha, D., Dong, Y., Medzihradszky, A., Schone, S., Daum, G., Suzaki, T., Forner, J., Langenecker, T., Rempel, E., Schmid, M., Wirtz, M., Hell, R., and Lohmann, J.U.
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Journal Title
eLife
Volume: 5
Pages: e17023
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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