| 研究課題/領域番号 |
22K06364
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45030:多様性生物学および分類学関連
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| 研究機関 | 独立行政法人国立科学博物館 |
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研究代表者 |
堤 千絵 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (30455422)
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| 研究分担者 |
小木曽 映里 独立行政法人国立科学博物館, 分子生物多様性研究資料センター, 特定非常勤研究員 (00646929)
片山 なつ 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20723638)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 菌根共生 / ラン科植物 / 初期発生 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ラン科植物における種子発芽時の菌根共生系がどのような遺伝的制御によって成立しているのかを明らかにするため、スズムシソウなどを用いて、発生が正常に進む本来の菌、ならびに途中で発生が停止する非適合な菌と共生培養を行い、さまざまな発生段階にてトランスクリプトーム解析を行い、菌根共生の成立過程で働く遺伝子群と、発生が停止する段階で働く遺伝子群を、植物と菌それぞれで明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
ラン科スズムシソウ類は、適切な菌とでは正常に発生するが、非適合な菌とでは発芽しない、あるいは途中で停止する。そこで菌根共生の成立過程で働く遺伝子群と、発生が停止する段階で働く遺伝子群を、植物と菌それぞれで調査し、種子発芽時の菌根共生系がどのような遺伝的制御によって成立しているのかを明らかにすることを目的としている。
スズムシソウを用いて菌との共生培養を行うと、クモキリソウ由来の菌とでは胚に菌糸が侵入せず（パターン１）、シマクモキリソウ由来の菌とでは菌糸が侵入するものの胚は分裂活性をもたず発芽しないままとなり（パターン２）、スズムシソウ由来の菌とでは大部分が正常に共生関係が成立する（パターン３）。そこで上記３パターンにおいてRNA-Seq解析を行い、発現量に差のある遺伝子を洗い出した結果、植物側では、パターン１とその他の間では植物と菌の共生成立過程で働く共通の遺伝子（CSG：Common symbiotic genes）のうち、CYCLOPSなど一部の遺伝子で発現量に差がみられた。パターン２とパターン３では菌糸を細胞膜で取り囲む段階で作用する遺伝子で発現量に差がみられた。菌側でも解析を行った結果、トレハロースに関連する遺伝子などで発現量に差がみられた。合わせてリファレンスとなるスズムシソウの無菌培養個体を用いたRNA-Seq解析を行った。
ジガバチソウをクモイジガバチソウ由来の菌を共生培養すると、ある程度生育したのちに植物の発生は停止し、菌が植物周辺を取り囲み攻撃的にふるまう様子が見られる。そこでこれらの系でもどのような遺伝子が働くのかを調べるため同様にRNA-Seq解析を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
RNA抽出がうまくいかないサンプルがあり、抽出・精製を何度もやり直すなどかなりの時間を要し、一部の解析が遅れたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
さまざまなステージでのRNA-Seq解析は終えたので、今後はリファレンスデータを作成し、正確な遺伝子数や配列パターンに基づいた発現量解析を実施する。ジガバチソウ、クモイジガバチソウについても同様に解析を行う。さらに菌側の発現量差解析、共生阻害で作用する遺伝子の解析を行う。
菌の全ゲノム解析では、まだ解析できていないスズムシソウ由来の菌、シマクモキリソウ由来の菌について、すでに解析したクモキリソウ由来の菌をもとにアセンブリや遺伝子構造の予測を行い、それぞれのゲノムの差異を明らかにする。
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