複合的な不均一環境における根粒共生を介した窒素栄養獲得の統御機構
| Project Area | Multi-layered regulatory system of plant resilience under fluctuating environment |
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| Project/Area Number |
20H05908
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
壽崎 拓哉 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40575825)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥48,230,000 (Direct Cost: ¥37,100,000、Indirect Cost: ¥11,130,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 根粒形成 / 植物微生物共生 / 環境応答 / 長距離シグナル伝達 / 根粒共生 / 不均一環境 / 窒素応答 / 長距離移行シグナル / 器官間コミュニケーション / 転写因子 / ミヤコグサ / 長距離シグナリング |
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| Outline of Research at the Start |
マメ科植物は様々な環境要素の変化に柔軟に応答して窒素栄養獲得器官である根粒の形成を調節する。これまでに研究代表者は窒素栄養が十分な環境では植物は根-地上部-根を介した器官間コミュニケーションにより根粒形成を抑制することを明らかにしてきた。その一方で、本制御系の詳細を理解するために必須な因子の多くは未同定であり、より自然に近い不均一環境下での窒素応答制御システムの理解も不十分である。本研究では、不均一窒素栄養環境条件における上述の器官間コミュニケーションの分子基盤解明と複合的な環境要素の変化が根粒形成の制御へと統合される機構の解明に取り組むことで、植物の環境適応機構の深い理解を得ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究により、ミヤコグサにおける器官間コミュニケーションを介した根粒形成の制御に関わるペプチドを同定している。今年度はそのペプチドとそのホモログの機能解析を行った。まず、一重変異体と二重変異体を用いて、根粒菌感染や硝酸に応答したトランスクリプトーム解析を行い、これらのペプチドの下流で発現変動する遺伝子を網羅的に同定した。また、地上部と地下部のそれぞれにおいて、根粒菌感染や外的・内的な窒素栄養量の変化に応じたこれらペプチド遺伝子の発現パターンを調べた。さらに、植物種で共通したこのペプチドファミリーの機能を明らかにするために、シロイヌナズナのホモログに関する種々の解析を行った。
ミヤコグサでは2つのNIN-LIKE PROTEIN (NLP) 転写因子（LjNLP4、LjNLP1）が硝酸に応答した遺伝子発現制御のマスターレギュレーターとして機能する。今年度は硝酸トランスポーターの１つであるLjNRT2.1が、硝酸の量に応じた根粒共生の抑制制御を仲介する機能をもつことを明らかにした。高濃度の硝酸存在下では、LjNLP1によってLjNRT2.1の発現が直接誘導されることがわかった。また、LjNRT2.1を介した細胞内への硝酸の流入によりLjNLP4が核へ移動し、根粒形成の正負の制御に関わる遺伝子の発現制御が起こる可能性が示唆された。さらに、根粒形成時に特異的にはたらくLjNINによってLjNRT2.1の発現抑制を介して外部硝酸の取り込み量が調節される可能性も示された。
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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
解析対象のペプチド因子、転写因子、硝酸トランスポーターの研究が進み、転写因子と硝酸トランスポーターについては研究成果を論文発表することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペプチド因子による器官間コミュニケーションを介した植物の不均一環境に対する適応機構を明らかにするための種々の解析を推進する。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
