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ストライガやオロバンキなどのハマウツボ科寄生植物は、穀物や野菜、花卉類に寄生し、甚大な農業被害を出している。しかし、その寄生の分子機構はほとんど分かっておらず、根本的な防除方法は確立していない。ハマウツボ科寄生植物は、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。吸器の形成には宿主由来シグナルが必要であるが、その受容体やシグナル伝達系は未解明である。本研究では、ハマウツボ科条件的寄生植物コシオガマを用いて、分子遺伝学的なアプローチから寄生植物の寄生器官形成の分子機構を明らかにした。
私たちは、コシオガマにEMS処理を施して作成した変異体プールから、吸器形成不全や宿主への侵入異常を示す変異体を単離した。その詳細な表現型解析により吸器形成シグナルの伝達における重要ステップを明らかにし、原因遺伝子同定によりその鍵因子を同定した。本研究では、特に宿主への侵入不全を起こす変異体が植物ホルモンのエチレンのシグナル伝達に関わる遺伝子に変異を有していることを明らかにした。エチレンシグナル伝達の鍵遺伝子に変異が生じると、吸器の先端細胞の細胞分裂が停止できなくなり、宿主へ到達しても侵入を開始することができず、宿主根の周りを回り込んでしまう表現型が観察された。また、宿主のエチレン変異体を用いても同様に侵入不全の表現型がみられることから、宿主由来のエチレンが吸器の侵入に必要であることが示唆された。また、他にも吸器形成のシグナル伝達に関わる遺伝子を変異体の解析を通じて同定した。
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