カルシウム振動がコードする共生シグナル情報の解読

• 研究課題/領域番号: 18K06299
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 武田 直也 関西学院大学, 生命環境学部, 准教授 (60571081)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 根粒共生 / 植物微生物間相互作用 / カルシウムシグナリング / 菌根共生 / 植物微生物相互作用 / 共生 / 菌根菌 / 根粒菌

研究成果の概要

相利的植物‐微生物相互作用であるアーバスキュラー菌根（AM）共生や根粒共生において、共生シグナル分子の受容による細胞内Ca2+濃度の周期的な変動である「カルシウム振動」の解析を行った。共生菌との最初の相互作用の場となる根毛細胞におけるバイオイメージングとトランスクリプトーム解析により、カルシウム振動制御下にある共生遺伝子を同定し、その機能からセカンドメッセンジャーとして幅広い役割を持つCa2+が、振動現象によってコードする共生シグナル情報を推定した。さらにカルシウム振動の発生機構の解明につながる共生シグナル受容体の発見と解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

共生応答としてのカルシウム振動の他にも、植物細胞内では根毛細胞の生長や分岐・膨張などの形態異常時、花粉管伸長や気孔開閉に関連して、異なる波形のCa2+のオシレーションが発生している。本研究は、このような共生以外のCa2+濃度変動が関与する生理現象の解析に拡張することが可能である。また、現在、トランスクリプトーム解析などから得られた知見から、低環境負荷型の農業技術として期待される「微生物肥料」としての共生能の利用に向けた研究に取り組み、特許などの成果を挙げている。そのため、本研究による成果も共生能の向上と制御を行う技術開発に結び付けることが可能である。