研究課題
本研究では、サツマイモ（Ipomoea batatas）とその微生物相との共進化に着目し、サツマイモが貧栄養な環境であっても高い生産性を維持するメカニズムの解明を目指す。最近、サツマイモ栽培種ゲノムにアグロバクテリウム由来のT-DNAが保存されていることが報告された。そのT-DNA領域に保存されるAcs遺伝子は、アグロシノピン合成酵素をコードする。本来、Acs遺伝子はアグロバクテリウムが宿主植物に感染する際、T-DNAの一部として宿主ゲノムに組込まれる遺伝子であり、アグロバクテリウムは自身が独占して分解・消費できる栄養源としてアグロシノピンを宿主細胞に生産させる。サツマイモにおけるAcs遺伝子（IbAcs）がどの様な機能を持つのか、サツマイモ組織においてアグロシノピンあるいは類縁物質が生産されているのか、生産されるのであれば、その物質がサツマイモ微生物相にどの様な影響を与えるのか、これらのことを解明するため、タバコ形質転換体を用いた解析とサツマイモの変異体を用いた解析を進めた。昨年度、IbAcs遺伝子を高発現させたタバコから、アグロシノピンA様物質を検出した。そこで、IbAcs高発現タバコにおける根圈微生物への影響を調査するため、メタトランスクリプトーム解析を行った。その結果、IbAcs高発現タバコで特異的に検出されるグラム陽性細菌を検出した。さらに、このグラム陽性細菌において高発現する新規糖トランスポーターを検出した。また、IbAcs遺伝子のサツマイモにおける機能を明らかにするため、CRISPR/CAS9法により、サツマイモ品種花らんまんのIbAcs遺伝子変異体を作出した。選抜された変異個体の表現形質を調査したところ、野生型個体と比較し、新鮮重の低下が認められた。
2: おおむね順調に進展している
タバコにおける微生物相の比較のため、最初に進めたメタゲノム解析では十分な微生物由来の配列が得られなかったが、メタトランスクリプトーム解析に切り替えることで良好な結果を得ることができた。サツマイモにおけるAcs遺伝子の機能解析においては、ノックダウン法とCRISPR/CAS9法を並行して変異体の作出を進めることで確実に機能評価のできる形質転換体を得ることができた。
IbAcs遺伝子を導入したタバコにおいて検出された物質はアグロシノピンAと推定される。今後はこの物質がアグロシノピンAであることを確定するためNMR解析を実施する。また、サツマイモのIbAcs遺伝子変異個体を選抜した。そこで、野生型と変異個体での根および塊根における共生微生物相の比較解析を予定している。
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Plant and Soil
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Molecular Microbiology
