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窒素栄養環境に応じた全身的・根局所的な情報処理による共生器官形成機構

公募研究

研究領域植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
研究課題/領域番号 16H01457
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関筑波大学

研究代表者

寿崎 拓哉  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40575825)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード植物微生物相互作用 / 根粒共生 / ミヤコグサ / 転写因子 / 植物微生物共生 / 根粒形成 / 窒素栄養 / 硝酸応答 / 窒素応答
研究実績の概要

根粒共生における硝酸応答に関わる転写因子NRSYM1の分子機能を明らかにするための研究を行なった。nrsym1変異体を用いた解析から高濃度の硝酸に応答して引き起こされる根粒共生の多面的な抑制制御に関わることが判明した。次に、nrsym1変異体の原因遺伝子を特定し、NIN-LIKE PROTEIN (NLP)と呼ばれるタイプの転写因子をコードすることを明らかにした。植物は根粒共生に関する負の制御系を用いて、根粒共生に付随する利益と損失のバランスを保つことが知られている。代表的なものとして、Autoregulation of nodulation (AON)と呼ばれる根と地上部を介した全身的なシグナル伝達系を用いて、植物体あたりに着生する根粒数を成長に応じて適切に制御している。先行研究から、根粒数を制御する機構であるAONは、窒素栄養に応答した根粒共生の抑制にも関わっている可能性が示唆されている。野生型植物では、AONにおいて根粒菌の感染を根から地上部へ伝えるための根由来シグナルをコードするCLE-RS2遺伝子の発現が、根粒菌の感染だけでなく硝酸によっても強く誘導される。一方、nrsym1変異体では、硝酸を添加してもCLE-RS2遺伝子の発現は誘導されないため、硝酸に応答したCLE-RS2遺伝子の発現をNRSYM1が制御している可能性が示唆された。そこで、CLE-RS2遺伝子がNRSYM1の直接の標的遺伝子であるかを検証した結果、NRSYM1は硝酸に応答してCLE-RS2遺伝子の発現を直接誘導し、AONと同様の機構を用いて全身的に根粒の数を制御していることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] A NIN-LIKE PROTEIN mediates nitrate-induced control of root nodule symbiosis in Lotus japonicus.2018

    • 著者名/発表者名
      Nishida, H., Tanaka, S., Handa, Y., Ito, M., Sakamoto, Y., Matsunaga, S., Betsuyaku, S., Miura, K., Soyano, T., Kawaguchi, M., and Suzaki, T.
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 9 号: 1 ページ: 499-499

    • DOI

      10.1038/s41467-018-02831-x

    • NAID

      120007134469

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluorescent labeling of the cyst nematode Heterodera glycines for deep tissue live imaging using two-photon microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Ohtsu, M., Kurihara, D., Sato, Y., Suzaki, T., Kawaguchi, M., Maruyama, D. and Higashiyama T.
    • 雑誌名

      Cytologia

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines2017

    • 著者名/発表者名
      Mina Ohtsu, Yoshikatsu Sato, Daisuke Kurihara, Takuya Suzaki, Masayoshi Kawaguchi, Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
    • 雑誌名

      Protoplasma

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 2107-2115

    • DOI

      10.1007/s00709-017-1105-0

    • NAID

      120006382262

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Expression of the CLE-RS3 gene suppresses root nodulation in Lotus japonicus.2016

    • 著者名/発表者名
      Nishida H, Handa Y, Tanaka S, Suzaki T, Kawaguchi M.
    • 雑誌名

      J Plant Res

      巻: 129 号: 5 ページ: 909-19

    • DOI

      10.1007/s10265-016-0842-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Integration of light and metabolic signals for stem cell activation at the shoot apical meristem2016

    • 著者名/発表者名
      Pfeiffer, A., Janocha, D., Dong, Y., Medzihradszky, A., Schone, S., Daum, G., Suzaki, T., Forner, J., Langenecker, T., Rempel, E., Schmid, M., Wirtz, M., Hell, R., and Lohmann, J.U.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 5

    • DOI

      10.7554/elife.17023

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 根粒形成における負の制御系2016

    • 著者名/発表者名
      寿崎拓哉, 西田帆那
    • 雑誌名

      BSJ Review

      巻: 7E ページ: 230-240

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] NITRATE UNRESPONSIVE SYMBIOSIS 1は硝酸に応答して根粒形成を負に制御する2018

    • 著者名/発表者名
      西田帆那、田中幸子、半田佳弘、伊藤百代、征矢野敬、川口正代司、寿崎拓哉
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 窒素栄養に応答した根粒共生抑制制御に関与する新規因子の同定2017

    • 著者名/発表者名
      西田 帆那; 半田佳宏; 川口正代司; 寿崎拓哉
    • 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、鹿児島
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Genetic framework for nitrogen-mediated control of root nodule symbiosis2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Suzaki
    • 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、鹿児島
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NITRATE UNRESPONSIVE SYMBIOSIS 1 mediates control of root nodule symbiosis in response to nitrate2017

    • 著者名/発表者名
      Hanna Nishida, Takuya Suzaki
    • 学会等名
      IGER International Symposium on Long-distance Signaling in Plants
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genetic framework for symbiotic organ formation in response to nitrogen availability2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Suzaki
    • 学会等名
      IGER International Symposium on Long-distance Signaling in Plants
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NRSYM1は硝酸に応答して根粒共生を抑制する2017

    • 著者名/発表者名
      西田帆那、田中幸子、半田佳弘、伊藤百代、征矢野敬、川口正代司、寿崎拓哉
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] NITRATE UNRESPONSIVE SYMBIOSIS 1 を介した硝酸による根粒共生の制御2017

    • 著者名/発表者名
      西田帆那、田中幸子、半田佳弘、伊藤百代、征矢野敬、川口正代司、寿崎拓哉
    • 学会等名
      植物微生研究会第27回研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 根粒共生における窒素応答に関わるnitrate unresponsive symbiosis 3 (nrsym3)変異体の解析2017

    • 著者名/発表者名
      三澤文香、西田帆那、鈴木孝征、伊藤百代、川口正代司、寿崎拓哉
    • 学会等名
      植物微生研究会第27回研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ミヤコグサ新規遺伝子LAN~根粒菌の侵入形式を決定し、既知の制御系とパラレルに働く因子~2017

    • 著者名/発表者名
      星野元泉、西田帆那、寿崎拓哉
    • 学会等名
      植物微生研究会第27回研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nitrogen-mediated control of root nodule symbiosis2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Suzaki
    • 学会等名
      Latest advances in plant development & environmental response
    • 発表場所
      淡路夢舞台、淡路市、兵庫
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 根粒形成における共生菌の宿主細胞への侵入様式を制御する遺伝的機構2016

    • 著者名/発表者名
      寿崎拓哉
    • 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、宜野湾市、沖縄
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 根粒形成の全身的抑制に関与する新規CLEペプチドの同定2016

    • 著者名/発表者名
      西田帆那; 半田佳宏; 田中幸子; 寿崎拓哉; 川口正代司
    • 学会等名
      植物微生物研究会第26回研究交流会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市、宮城
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2019-12-27  

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