植物微生物相互作用の包括的解析

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17018041
• 研究機関: (財)かずさDNA研究所
• 研究代表者: 田畑 哲之 (財)かずさDNA研究所, 副所長 (70197549)
• 研究分担者: 中村 保一 (財)かずさDNA研究所, 植物遺伝子研究部, 主任研究員 (60370920) ; 川口 正代司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (30260508) ; 佐伯 和彦 奈良女子大学, 理学部, 教授 (40201511)
• キーワード: 共生 / 窒素固定 / マメ科植物 / 根粒菌

研究概要

ミヤコグサより単離されたHAR1受容体型キナーゼは、根とシュートの遠距離シグナル伝達を介して根粒菌との共生系を安定化させる。HAR1はシロイヌナズナの茎頂分裂組織を制御するCLV1と高い相同性を有し、CLV1はCLV3ペプチドを認識することから、HAR1のリガンド候補としてミヤコグサCLV3様ペプチドを候補としてミヤコグサのゲノム情報から探索した。現在までに13種類のCLV3様ペプチド遺伝子を特定し、発現解析を進めた。またhar1変異体と同様、シュート由来の共生抑制物質(オートレギュレーションシグナル)を失った新たなミヤコグサ根粒過剰着生変異体を単離し、原因遺伝子の候補を特定した。狭域宿主型ミヤコグサ根粒菌であるMAFF303099株について、3型分泌系の構造体遺伝子群または制御遺伝子ttsIの破壊株を作製したところ、いずれの破壊株もミヤコグサとの共生能力に変化は無かったが、野生株が根粒すら形成できないマメ科の木本ギンネムと共生可能となった。このことから、ギンネムでは3型分泌系構造体自体か分泌されるタンパク質のいずれかが宿主防御を惹起することによって共生が阻害されるものと考えられる。共生関連遺伝子の機能解析の一環として、酵母のTwo-hybrid法による遺伝子産物の相互作用解析を大規模に展開した。2005年度中に1150の遺伝子産物についてのスクリーニングが終了し1291の遺伝子産物からなる1960の相互作用候補を検出している。さらに、相互作用解析過程で作成した遺伝子完全長を個別にクローニングしたENTRYクローンについて、根粒菌研究者の共通リソースとして保存、配布できる体制が整えられつつある。

研究成果

• [雑誌論文] Genetics of Symbiosis in Lotus japonicus : Recombinant Inbred Lines, Comparative genetic maps and map position of 35 symbiotic loci (2006)
  • 著者名/発表者名: Sandal N., Petersen, T.R., Murray, J., Umehara, Y., Karas, B., Yano, K., Kumagai, H., Yoshikawa, M., Saito, K., Hayashi, M.et al.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 19 ページ: 80-91
• [雑誌論文] Plastid proteins crucial for symbiotic fungal and bacterial entry into plant roots (2005)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi-AnraKu, H., Takeda, W., Charpentier, M., Perry, J., Miwa, H., Umehara, Y., Kouchi, H., Murakami, Y., Mulder, L., Vickers, K., et al.
  • 雑誌名: Nature 433 ページ: 527-531
• [雑誌論文] Lotus burttii takes a position of the third corner in the Lotus molecular genetics triangle (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawagucni, M., Pedrosa-Harand, A., Yano, K., Hayashi, M., Murooka, Y., Saito, K., Nagata, T., Namai, K., Nishida, H., Shibata, D., et al.
  • 雑誌名: DNA Research 12 ページ: 63-71
• [雑誌論文] Characterization of a Lotus japonicus symbiotic mutant, lot1, that shows a reduced nodule number and distorted trichomes (2005)
  • 著者名/発表者名: Ooki, Y., Banba, M., Yano, K., Maruya, J., Sato, S., Tabata, S., Saeki, K., Hayashi, M., Kawaguchi, M., Izui, K.et al.
  • 雑誌名: Plant Physiology 137 ページ: 1261-1271
• [雑誌論文] The sulfate transporter SST1 is crucial for symbiotic nitrogen fixation in Lotusjaponicus root nodules (2005)
  • 著者名/発表者名: Krusell, L., Krause, K., Ott, T., Desbrosses, G., Kraemer, U., Sato, S., Nakamura, Y., Tabata, S., James, E.K., Sandal, N et al.
  • 雑誌名: Plant Cell 17 ページ: 1625-1636
• [雑誌論文] klavier (klv), a novel hypernodulation mutant of Lotus japonicus affectedin leaf vein and floral induction (2005)
  • 著者名/発表者名: Oka-Kira, E., Tateno, K., Miura, K., Haga, T., Hayashi, M., Harada, K., Sato, S., Tabata, S., Shikazono, N., Tanaka, A.et al.
  • 雑誌名: Plant Journal 44 ページ: 505-515