| 研究課題/領域番号 |
15K07103
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| 研究機関 | 愛知教育大学 |
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研究代表者 |
菅沼 教生 愛知教育大学, その他部局等, 理事・副学長 (40179114)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 共生 / 窒素固定 / マメ科植物 / 根粒菌 / 変異体 |
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| 研究実績の概要 |
マメ科植物に共生した根粒菌が発揮する共生窒素固定活性を制御する維管束を介した宿主植物由来の全身的なシグナルを解明するために、①Fix-変異体Ljsyp71で特異的に発現が変動する遺伝子が関与する代謝関連物質がLjsyp71変異体の変異形質に及ぼす影響 ②新規と思われるFix-変異体の表現型解析と原因遺伝子の同定に取り組んだ。その結果、以下の点が明らかになった。
１．RNA-seq解析によって検出された、Ljsyp71変異体の実生で発現が減少あるいは増大する遺伝子のうちで、物質の代謝に関与すると予測される遺伝子の中から、リアルタイムPCR法を用いて、Ljsyp71変異体の実生で発現が特異的に変動する遺伝子が一つ明らかになった。さらに、毛状根形質転換系を用いて、当該遺伝子の発現を抑制した形質転換体を作製したが、窒素固定活性に影響は見られなかった。これらの結果から、当該遺伝子が関与する代謝経路の前駆体が小胞によって輸送される窒素固定活性を制御する物質である可能性が考えられた。そこで、物質をLjsyp71変異体に投与することで、Ljsyp71変異体の変異形質が回復するかどうかを検討した。最初に、植物を育成するための培養液に物質を添加して影響を調べたが、変異形質の回復は見られなかった。次に、第一葉を切断し、物質を含む寒天片を切断した葉柄に接着する方法を試みた。その結果、Ljsyp71変異体の窒素固定活性が回復するとの結果が一部で得られた。
２．原因遺伝子が未同定のFix-変異体F53及びF176の原因遺伝子の解析を行った。次世代シークエンサーを用いて、これまでに行ってきた連鎖解析の結果に基づいて、変異体のゲノム塩基配列を解析したが、原因遺伝子を同定するには至らなかった。
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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
これまでに、共生窒素固定活性を制御する維管束を介した宿主植物由来の全身的なシグナルを解明するために、小胞が正常に輸送されないために窒素固定活性が劣るLjsyp71変異体において、小胞が輸送する窒素固定活性を制御する物質の代謝に関与する遺伝子発現に変動が生じていると予想し、Ljsyp71変異体の実生における遺伝子発現を検討してきた。その結果、他のFix-変異体では見られず、Ljsyp71変異体で特異的に変動する、物質の代謝に関与する遺伝子が一つ見出された。さらに、当該遺伝子の発現を抑制しても、窒素固定活性に影響が見られないことが明らかになっている。しかしながら、毛状根形質転換系を用いて、SPY71遺伝子のような全身で発現する遺伝子の発現を抑制しても、窒素固定活性に見られる影響は小さいことから、結論を得るにはさらに検討が必要であると考えられた。そこで、現在、当該遺伝子が関与する代謝経路の前駆体をLjsyp71変異体に投与することで、変異形質が回復するかどうかを検討している。実験結果を得るのに６週間以上要することから、申請期間中に結論を得るに至らなかったため、期間を延長して、引き続き検討する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
検出された遺伝子が関与する代謝関連物質がシグナル物質であるかどうかの結論を得るために、代謝関連物質をLjsyp71変異体に投与することで、変異形質が回復するかどうかを、濃度、投与期間等の条件を変更することで、引き続き検討する。
また、原因遺伝子が未同定の変異体F53及びF176の原因遺伝子の同定に引き続き取り組む予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
マメ科植物に共生した根粒菌が発揮する共生窒素固定能を制御する維管束を介した宿主植物由来の全身的なシグナルを明らかにするために、Fix-変異体Ljsyp71で特異的に発現が変動する遺伝子を特定した。現在、その遺伝子産物が関与する代謝物質を変異体に投与し、変異形質が回復するかを検討している。物質を投与した後、表現型の確認に約６週間を要するため、最終的な結論を得るのに、時間が必要である。引き続き、代謝物質を変異体に投与する実験を継続し、変異形質が回復するかどうかの結論を得る。また、新規のFix-変異体F53とF176の原因遺伝子の同定に取り組む。そのために、植物を育成するための資材及び試薬等、また、連鎖解析を行うための器具及び試薬等が必要である。
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