| 研究課題/領域番号 |
21H02506
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
吉田 聡子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20450421)
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| 研究分担者 |
白須 賢 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループディレクター (20425630)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 寄生植物 / 遺伝学 / 吸器形成 / 植物免疫 / カルシウム / シグナル伝達 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ストライガなどの寄生植物は、穀物に寄生し甚大な農業被害をもたらすが、その寄生の分子機構はほとんど分かっていない。寄生植物は根にコブ状の「吸器」と呼ばれる寄生器官を形成し、宿主植物の組織に侵入する。吸器の形成は2,6-dimethoxy-p-benzoquinone(DMBQ)などの宿主由来の低分子化合物によって誘導される。私たちは、モデル寄生植物コシオガマから、DMBQ処理による吸器誘導が起こらない変異体lack of haustorium formation 1 (lhf1)を単離した。本研究では、LHF1遺伝子の機能解析により、寄生植物における吸器誘導シグナル伝達系を解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、寄生植物コシオガマの吸器形成における重要因子LHF1の機能解析をおこない、寄生植物における吸器誘導シグナル伝達系の解明を目指す。これまでの成果により、lhf1変異体では、DMBQシグナルに対し、MAPKのリン酸化やカルシウムの初期応答が起こることが明らかとなった。さらに、シリンガ酸などのフェノール類がコシオガマでCa2+を増大させるかどうかを検証したところ、DMBQと同様に吸器誘導を起こすシリンガ酸ではCa2+の増大が起こらないことが示された。また、LHF1の機能ドメインを推定するために、各ドメインを欠損したコンストラクトを作成し、相補試験をおこなった。その結果、LHF1はC末に保存された重要ドメインを持つことが明らかとなった。また、野生型とlhf1変異体を用いてトランスクリプトーム解析を行い、下流の遺伝子発現応答を同定した。qPCRの結果、DMBQ刺激から15分程度後に発現が上昇する初期応答遺伝子がlhf1変異により発現上昇しなくなることがわかった。LHF1は吸器誘導物質応答のごく初期で働く因子であると考えられた。現在、これらの下流遺伝子の過剰発現やノックダウンにより吸器形成が変化するかを調べた。
さらに、シロイヌナズナのLHF1のオルソログのT-DNA insertion lineを取り寄せ、二重変異体を作成した。遺伝子発現に変化が見られなかったものに関してはCRISPR/CAS9法を用いてゲノム編集によるノックアウト変異体を作成している。これらの変異体の表現系解析を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
下流遺伝子やシロイヌナズナでの変異体解析を進めており、概ね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
LHF１内の重要ドメインを調べるために、今回同定できたドメイン内の保存されたアミノ酸に点変異をいれて、相補試験を行うことにより、重要アミノ酸残基を同定する。さらに、リン酸化解析で検出されたリン酸化ターゲットアミノ酸にも変異を入れ、機能が変化するかを確かめる。シロイヌナズナ変異体について、さらに表現型解析を進めることで、LHF1の独立栄養植物での役割を解明する。また、タグ付きタンパク質をコシオガマで発現させ、相互作用するタンパク質の道程を行う。
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