ラン科植物の「菌寄生性共生」の成立には相利共生の共通共生経路の遺伝子群が必要か？

• 研究課題/領域番号: 15K14550
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 上中 弘典 鳥取大学, 農学部, 准教授 (40397849)
• 連携研究者: 大和 政秀 千葉大学, 教育学部, 准教授 (00571788)
• 研究協力者: 今泉 温子 (安楽 温子) ; 三浦 千裕 ; 山本 樹稀 ; 古井 佑樹
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ラン / 菌根共生 / トランスクリプトーム / 菌寄生性 / 共生菌 / 植物 / 菌類 / ゲノム / 進化 / 遺伝子

研究成果の概要

ラン科植物の菌根共生系は、一般的な相利共生の菌根共生系とは逆に、菌類から植物に炭素化合物が供給されるという菌寄生性の特徴をもつ。相利の共生系の確立には共通の遺伝子群が必要であることが報告されているが、ラン科植物を含む菌寄生性の共生に関する分子レベルでの知見は全く無いのが現状である。本研究では、ラン科植物シランの共生発芽系を用いたトランスクリプトーム解析と相利共生のマーカー遺伝子の発現解析、ならびに共通共生経路の鍵遺伝子CCaMKを用いた相補実験などを実施することで、部分的ではあるが「ラン科植物の”菌寄生性共生”の成立には相利共生の共通共生経路の遺伝子群が必要である」ことを証明することができた。

研究成果

• [雑誌論文] The mycoheterotrophic symbiosis between orchids and mycorrhizal fungi possesses major components shared with mutualistic plant-mycorrhizal symbioses. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura, C., Yamaguchi, K., Miyahara, R., Yamamoto, T., Fuji, M., Yagame, T., Imaizumi-Anraku, H., Yamato, M., Shigenobu, S. and Kaminaka, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Microbe Interactions 巻: 31 号: 10 ページ: 1032-1047
  • DOI: 10.1094/mpmi-01-18-0029-r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of protocorm growth and fungal colonization in Bletilla striata (Orchidaceae) reveals less-productive symbiosis with a non-native symbiotic fungus (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Miura, C., Fuji, M., Nagata, S., Otani, Y., Yagame, T., Yamato, M. and Kaminaka, H
  • 雑誌名: BMC Plant Biol. 巻: 17 号: 1 ページ: 50-50
  • DOI: 10.1186/s12870-017-1002-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of green and albino individuals of the partially mycoheterotrophic orchid Epipactis helleborine on molecular identities of mycorrhizal fungi, nutritional modes, and gene expression in mycorrhizal roots (2017)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., Yamato, M., Miura, C., Yamaguchi, K., Takahashi, K., Ida, Y., Shigenobu, S. and Kaminaka, H.
  • 雑誌名: Mol. Ecol. 巻: 26 号: 6 ページ: 1652-1669
  • DOI: 10.1111/mec.14021
  • NAID: 120006382449
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Allantoin, a stress-related purine metabolite, can activate jasmonate signaling in a MYC2-regulated and abscisic acid-dependent manner (2016)
  • 著者名/発表者名: Takagi, H., Ishiga Y., Watanabe W., Konishi T., Egusa M., Akiyoshi N., Matsuura T., Mori I. C., Hirayama T., Kaminaka H., Shimada H. and Sakamoto A
  • 雑誌名: J. Ext. Bot. 巻: 67 号: 8 ページ: 2519-2532
  • DOI: 10.1093/jxb/erw071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chitin nanofiber elucidates the elicitor activity of polymeric chitin in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Egusa, M., Matsui, H., Urakami, T., Okuda, S., Ifuku, S., Nakagami, H. and Kaminaka, H.
  • 雑誌名: frontiers in Plant Science 巻: 6 ページ: 1098-1098
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.01098
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of chitosan nanofiber sheets for antifungal application (2015)
  • 著者名/発表者名: Egusa, M., Iwamoto, R., Izawa, H., Morimoto, M., Saimoto, H., Kaminaka, H. and Ifuku, S.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 16 号: 11 ページ: 26202-26210
  • DOI: 10.3390/ijms161125947
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ジベレリンを介したラン科植物シランの菌根共生の制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、山本樹稀、本城真也、山口勝司、菅野裕里、谷亀高広、大和政秀、瀬尾光範、重信秀治、上中弘典
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Gibberellin-mediated defense responses on the mycorrhizal symbiosis in Bletilla striata (Orchidaceae) (2017)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Tatsuki Yamamoto, Katsushi Yamaguchi, Yuri Kanno, Takahiro Yagame, Masahide Yamato, Mitsunori Seo, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ジベレリン生合成阻害剤によるラン科植物の発芽と共生の促進効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古井佑樹、山本樹稀、三浦千裕、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 日本農薬学会第42回大会
  • 発表場所: 愛媛大学(松山市)
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] ジベレリンはラン科植物シランの菌根共生を制御する鍵因子である (2017)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、山本樹稀、山口勝司、菅野裕里、谷亀高広、大和政秀、瀬尾光範、重信秀治、上中弘典
  • 学会等名: 植物微生物研究会第27回研究交流会
• [学会発表] ラン科植物は菌根共生の制御系を利用して無菌的に発芽する (2017)
  • 著者名/発表者名: 古井佑樹、三浦千裕、山本樹稀、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 植物微生物研究会第27回研究交流会
• [学会発表] ラン科植物とRhizoctonia 属菌間の共生親和性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 本城真也、三浦千裕、藤雅子、込山真太朗、山本樹稀、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 植物微生物研究会第27回研究交流会
• [学会発表] Conservation of plant common symbiosis pathway in mycorrhizal symbiosis between Bletilla striata (Orchidaceae) and mycorrhizal fungus (2017)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Katsushi Yamaguchi, Ryohei Miyahara, Tatsuki Yamamoto, Masako Fuji, Takahiro Yagame, Haruko Imaizumi-Anraku, Masahide Yamato, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Transcriptome analysis of asymbiotically germinated Bletilla striata (Orchidaceae) and effects of phytohormones on germination (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Furui, Chihiro Miura, Tatsuki Yamamoto, Katsushi Yamaguchi, Takahiro Yagame, Masahide Yamato, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: 日韓合同国際シンポジウム（AFELiSA）2016年度大会
  • 発表場所: テジョン（韓国）
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of auxin and gibberellic acid in the regulation of mycorrhizal symbiosis in Bletilla striata (Orchidaceae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Yamamoto, Chihiro Miura, Takahiro Yagame, Masahide Yamato, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: 日韓合同国際シンポジウム（AFELiSA）2016年度大会
  • 発表場所: テジョン（韓国）
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] ラン科植物シランの無菌発芽系におけるトランスクリプトーム解析と植物ホルモンの影響評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古井佑樹、三浦千裕、山本樹稀、山口勝司、谷亀高広、大和政秀、重信秀治、上中弘典
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄市)
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] ラン科植物シランにおける共通共生遺伝子群の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、山口勝司、宮原良平、山本樹稀、谷亀高広、今泉 (安楽)温子、重信秀治、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 第26回植物微生物研究交流会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] オーキシンおよびジベレリンはラン科植物シランの菌根共生の制御に関与する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本樹稀、三浦千裕、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 第26回植物微生物研究交流会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Involvement of auxin and gibberellic acid in the regulation of mycorrhizal symbiosis in Bletilla striata (Orchidaceae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Tatsuki Yamamoto, Masahide Yamato, Katsushi Yamaguchi, Shotaro Nagata, Yuria Otani, Hisayo Asao, Miwako Matsumoto, Takahiro Yagame, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: ポートランド（米国）
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of auxin and gibberellic acid in the regulation of mycorrhizal symbiosis in Bletilla striata (Orchidaceae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Tatsuki Yamamoto, Masahide Yamato, Katsushi Yamaguchi, Shotaro Nagata, Yuria Otani, Hisayo Asao, Miwako Matsumoto, Takahiro Yagame, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of auxin and gibberellic acid in the regulation of mycorrhizal symbiosis in Bletilla striata (Orchidaceae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Miura, Tatsuki Yamamoto, Masahide Yamato, Katsushi Yamaguchi, Shotaro Nagata, Yuria Otani, Hisayo Asao, Miwako Matsumoto, Takahiro Yagame, Shuji Shigenobu, Hironori Kaminaka
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] オーキシンおよびジベレリンはラン科植物シランの菌根共生の制御に関与する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本樹稀、三浦千裕、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 菌根研究会2016年度大会
  • 発表場所: 千葉大学(千葉市)
• [学会発表] ラン科植物とTulasnella 属菌間の共生親和性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤雅子、三浦千裕、込山真太朗、山本樹稀、本城真也、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 菌根研究会2016年度大会
  • 発表場所: 千葉大学(千葉市)
• [学会発表] ハマカキランのアルビノ個体を用いたトランスクリプトーム解析による菌従属栄養性に関与する遺伝子群の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、末次健司、大和政秀、山口勝司、高橋和也、井田喜子、重信秀治、上中弘典
  • 学会等名: 菌根研究会2015年度大会
  • 発表場所: とかちプラザ
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] ラン科植物シランの菌根共生における植物ホルモンの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本樹稀、古井佑樹、三浦千裕、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 菌根研究会2015年度大会
  • 発表場所: とかちプラザ
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] ラン科植物シランの発芽後の初期成長における菌根共生の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本樹稀、三浦千裕、長田翔太郞、大谷ユリア、谷亀高広、大和政秀、上中弘典
  • 学会等名: 第25回植物微生物研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] ハマカキランのアルビノ個体を用いたトランスクリプトーム解析による菌従属栄養性に関与する遺伝子群の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三浦千裕、末次健司、大和政秀、山口勝司、高橋和也、井田喜子、重信秀治
  • 学会等名: 第25回植物微生物研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Synthetic long-read 法を用いた完全長トランスクリプトーム解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口勝司、浅尾久世、松本美和子、秋田朝日、尾納隆大、上中弘典、大和政秀、重信秀治
  • 学会等名: NGS現場の会第四回研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-07-01
• [産業財産権] 植物細胞に遺伝子を導入するための複合体 (2017)
  • 発明者名: 岩崎崇、河野強、上中弘典、三浦千裕、渡辺倫子、山崎明歳
  • 権利者名: 国立大学法人鳥取大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-063568
  • 出願年月日: 2017-03-28
• [産業財産権] ラン科植物の発芽と共生を促進する技術 (2015)
  • 発明者名: 上中弘典、三浦千裕、山本樹稀、古井佑樹
  • 権利者名: 上中弘典、三浦千裕、山本樹稀、古井佑樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-196787
  • 出願年月日: 2015-10-01