• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

比較ゲノム解析とインビトロ吸器培養系を活用した寄生植物組織接続機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H00944
研究機関大阪府立大学

研究代表者

青木 考  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (30344021)

研究分担者 星野 敦  基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
横山 隆亮  東北大学, 生命科学研究科, 講師 (90302083)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード寄生植物 / ネナシカズラ / 探索糸 / 比較ゲノム / インビトロ吸器培養系
研究実績の概要

新学術領域「先進ゲノム支援」公募に採択されたCcJKD抑制アメリカネナシカズラのトランスクリプトーム解析を実施した。PCRを用いた実験により遺伝子発現御抑制が明らかとなっていたCcGL3、CcTTG1、CcWER等の発現の減少が確認された。2020年度末までは発現が変動した遺伝子群について解析候補の絞り込みを進めた。また、近縁モデル植物であるアサガオとの比較ゲノム解析については、こちらについても巻付く相手に接触した後のトランスクリプトームシークエンシングの解析と巻き付き時に変化する遺伝子の候補化を進めた。CcGL2の発現抑制をするトランスサイレンシング法を行なうためのトリガーamiRNA発現宿主タバコについて、2020年度末までにT2世代の増殖を進めた。また研究分担者(星野)が、アサガオのJKDとGL2を共に抑制したアサガオ遺伝子組換え系統の作成を進めた。吸器探索糸分化については、シロイヌナズナの維管束細胞分化遺伝子機能欠損変異体であるapl, wox4, tdr、ならびに道管篩管の形成に異常のある変異体irx3とirx4を宿主とした場合には、探索糸分化の遅延が見られることがわかった。特に、維管束幹細胞の形成に異常のある変異体を宿主とした場合に探索糸の宿主への侵入頻度が低下し探索糸分化が起こらない、という現象が発見された。これらのことから、宿主側の維管束形成が吸器や探索糸の発達ならびに探索糸の通導細胞への分化に必要であることが示唆された。インビトロ吸器培養系を用いた探索糸分化解析では、培地にジベレリンを添加した場合に探索糸が道管へ分化する頻度が上昇し、サリチル酸を添加した場合に探索糸が道管へ分化する頻度が低下する効果が見出された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

探索糸分化の研究においては、変異体宿主を用いた実験とインビトロ吸器培養系を用いた実験で有意義な成果が得られた。いっぽうでCcJKDサイレンシング個体を用いた遺伝子発現解析では、まだ遺伝子候補化の途上にある。進捗が思ったより大きかった部分と、思うように進展しなかった部分を相殺して(2)の自己評価となった。

今後の研究の推進方策

宿主表面で寄生植物が付着器を形成する仕組みの解明に関して、2019年度に前倒しで実施したネナシカズラCcJKD遺伝子サイレンシング系統のRNA-Seqの解析を実施し、発現パターンがサイレンシング系統で変化している遺伝子を候補化している。また同時に非サイレンシング系統の茎トランスクリプトームとの比較解析に基づいて、JKD下流での付着器形成に関与する遺伝子群を候補化している。2021年度はこれら候補化された遺伝子の機能解析に着手する。JKDの下流にあると思われるGL2のサイレンシングを行うための組換え宿主を作製し、また表皮で発現している機械刺激受容型イオンチャネル遺伝子のサイレンシングを行うための組換え宿主を作製中である。2021年度はこれらのサイレンシングされたネナシカズラを用いて寄生動態を解析する。またこれらの遺伝子が他の植物の背景でどのように機能するかを調べるために、分担者はアサガオのJKDとGL2の発現抑制系統ならびに二重抑制系統を作出中である。2021年度は、これらを背景としてネナシカズラ遺伝子の導入に着手していく。また探索糸分化要因の探索については、維管束幹細胞形成に異常のある変異体で探索糸の分化が著しく阻害されることを見出した。またインビトロ吸器培養系を用いた分化誘導要因探索においては、ジベレリンが分化促進効果を、サリチル酸が抑制効果を示すことが明らかとなった。2021年度は、高速液体クロマトグラフィーにより維管束幹細胞変異系統から探索糸分化制御因子を同定するための系統的アッセイに着手する。また、ジベレリンやサリチル酸の作用について生合成変異体を用いた解析を開始する。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (10件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Virginia Tech(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Virginia Tech
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Science, Kunming(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Chinese Academy of Science, Kunming
  • [雑誌論文] Tissue adhesion between distant plant species in parasitism and grafting2021

    • 著者名/発表者名
      Okayasu K, Aoki K, Kurotani K, Notaguchi M
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 14 ページ: 21-23

    • DOI

      10.1080/19420889.2021.1877016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epidermal cell-patterning genes of the stem parasitic plant Cuscuta campestris are involved in the development of holdfasts2021

    • 著者名/発表者名
      Sultana S, Fujiwara D, Aoki K
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 38 ページ: 47-56

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1116a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell wall modification by XTH19 influences Arabidopsis freezing tolerance after cold and sub-zero acclimation2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi D, Johnson K, Hao P, Tuong T, Erban A, Sampathkumar A, Bacic A, Livingston III.D, Kopka J, Kuroha T, Yokoyama R, Nishitani K, Zuther E, Hincha D
    • 雑誌名

      Plant, Cell and Environment

      巻: 44 ページ: 915-930

    • DOI

      10.1111/pce.13953

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Host-produced ethylene is required for marked cell expansion and endoreduplication in dodder search hyphae2021

    • 著者名/発表者名
      Narukawa H, Yokoyama R, Kuroha T, Nishitani K
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 185 ページ: 491-502

    • DOI

      10.1093/plphys/kiaa010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Xyloglucan is not essential for the formation and integrity of the cellulose network in the primary cell wall regenerated from Arabidopsis protoplasts.2020

    • 著者名/発表者名
      Kuki H, Yokoyama R, Kuroha T, Nishitani K
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 9 ページ: 629

    • DOI

      10.3390/plants9050629

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gene diversity of pectin rhamnogalacturonan I rhamnosyltransferases in glycosyltransferase family2020

    • 著者名/発表者名
      Wachananawat B, Kuroha T, Takenaka Y, Kajiura H, Naramoto S, Yokoyama R, Ishizaki K, Nishitani K, Ishimizu T
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 997

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00997

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A genomic perspective on the evolutionary diversity of the plant cell wall2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama R
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 9 ページ: 1195

    • DOI

      10.3390/plants9091195

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cellular connection and molecular traffic between a stem parasitic plant, Cuscuta campestris, and host plants2021

    • 著者名/発表者名
      Koh Aoki, Kohki Shimizu, Rika Takada, Subhankar Bera
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 植物ホルモンの茎寄生植物アメリカ ネナシカズラ(Cuscuta campestris)探 索糸の維管束分化への影響2021

    • 著者名/発表者名
      高垣友祐,青木考
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] アサガオにおけるアクアポリンのゲノムワイド解析2021

    • 著者名/発表者名
      位田瑞実、星野敦、太田垣駿吾、松本省吾、白武勝裕
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度春季大会
  • [学会発表] アサガオにおける R2R3-MYB 転写因子ファミリーのゲノムワイド解析2021

    • 著者名/発表者名
      小松崎彩音、星野敦、太田垣駿吾、松本省吾、白武勝裕
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度春季大会
  • [学会発表] 大規模リシーケンスによるアサガオの変異データベース作成2021

    • 著者名/発表者名
      星野敦、白澤健太、豊田敦、仁田坂英二
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Interaction between parasitic and host plants via interspecifically mobile RNAs2020

    • 著者名/発表者名
      Koh Aoki
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 寄生植物-宿主植物間における二次原形質連絡形成の転写レベル制御2020

    • 著者名/発表者名
      髙田 理香、青木 考
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 寄生植物アメリカネナシカズラの吸器形成の分子制御機構の解明を目指した突然変異体スクリーニング法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      横山 隆亮、佐藤 勝也、大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2020
  • [学会発表] マイクロプラズマ処理によるアサガオ未熟杯への遺伝子導入2020

    • 著者名/発表者名
      池田善久、大館慶季、宮本聡一朗、木戸祐吾、佐藤晋、星野敦、神野雅文
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第37回年会
  • [学会発表] アサガオの珍花奇葉の理解に向けた100系統のゲノム情報整備2020

    • 著者名/発表者名
      星野敦、白澤健太、豊田敦、仁田坂英二
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
  • [備考] 東北大学大学院生命科学研究科 進化ゲノミクス分野

    • URL

      https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/evolgenomics/

  • [備考] 基礎生物学研究所多様性生物学研究室 星野グループ

    • URL

      https://www.nibb.ac.jp/hoshino/

  • [備考] 大阪府立大学生命環境科学研究科応用生命科学専攻 機能ゲノム科学研究グループ

    • URL

      https://www.kohaokilab.com/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi