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2020 年度 実績報告書

根粒共生の抑制に関わる宿主植物シグナリングの統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 19H03239
研究機関筑波大学

研究代表者

壽崎 拓哉  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40575825)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード根粒形成 / 硝酸応答 / 転写因子
研究実績の概要

前年度までに、ミヤコグサのNIN-LIKE PROTEIN (NLP) 転写因子LjNLP1、LjNLP4が高濃度の硝酸存在下で根粒共生の成立に必須な過程を多面的にコントロールすることを明らかにしている。根粒菌との共生初期過程におけるRNA-seq解析を行い、根粒形成の正の制御転写因子NINの標的遺伝子の発現の多くがLjNLP1およびLjNLP4依存的に硝酸によって抑制されることがわかった。LjNLP4についてはDAP-seqを行い、LjNLP4の結合配列をゲノムワイドに同定し、さらにRNA-seqの結果と組み合わせることによりLjNLP4の標的遺伝子を特定した。さらに、SEC-MALS解析により、LjNLP4とNINはダイマーとして存在することを明らかにした。さらに、ゲルシフトアッセイによってDNA配列特異的にLjNLP4とNIN がホモまたはヘテロダイマーを形成することを明らかにした。また、ミヤコグサの葉肉細胞由来のプロトプラストを単離・形質転換する手法を開発した。この手法を用いてトランスアクチベーションアッセイを行い、LjNLP4が硝酸依存的にNIN標的遺伝子の発現を抑制することを明らかにした。
前年度までに解析を進めていた硝酸により発現が誘導される新規ペプチドファミリー遺伝子について、過剰発現体の解析から機能解析を進める遺伝子を2つに絞り込んだ。この2つの遺伝子は冗長的に働くことが予想されたため、CRISPR-Cas9により2遺伝子を同時に機能喪失する個体の作製を行い、目的のノックアウト体を得ることに成功した。

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

LjNLP1/4の機能解析が進み、論文投稿に至ったため。また、新規ペプチドファミリー遺伝子の解析にも一定の進展がみられたため。

今後の研究の推進方策

新規ペプチドファミリー遺伝子の機能解明の研究を推進し、根粒形成と窒素応答における当該遺伝子の詳細な機能を明らかにする。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] MIR2111-5 locus and shoot-accumulated mature miR2111 systemically enhance nodulation depending on HAR1 in Lotus japonicus2020

    • 著者名/発表者名
      Okuma, N., Soyano, T., Suzaki, T. and Kawaguchi, M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 5192

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19037-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 微生物・植物相互作用2020

    • 著者名/発表者名
      別役重之,寿崎拓哉
    • 雑誌名

      生物工学

      巻: 98 ページ: 309-313

  • [学会発表] ミヤコグサにおけるENOD40ノックアウト個体の作出2021

    • 著者名/発表者名
      岩本 輝明; 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 硝酸による根粒共生抑制と炭素利用の関与2021

    • 著者名/発表者名
      渡部 将弘; 西田 帆那; 伊藤 百代; 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 根粒形成を介した窒素栄養獲得制御の頑健性と柔軟性2020

    • 著者名/発表者名
      壽崎 拓哉
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ミヤコグサの MIR2111-5は地上部からの根粒形成の長距離フィードバック制御に必須である2020

    • 著者名/発表者名
      大熊直生; 征矢野敬; 壽崎 拓哉; 川口正代司
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 窒素と炭素栄養が根粒形成に及ぼす影響の解析2020

    • 著者名/発表者名
      渡部将弘; 伊藤百代; 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 根粒共生におけるオーキシンメチル化の役割2020

    • 著者名/発表者名
      後藤崇支; 征矢野敬; Meng Liu; 壽崎 拓哉; 川口正代司
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 窒素栄養環境下における 植物-根粒菌共生の制御機構2020

    • 著者名/発表者名
      壽崎 拓哉
    • 学会等名
      筑波大学遺伝子実験センター 形質転換植物デザイン研究拠点 第58回研究セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒素栄養に応答した根粒形成遺伝子の発現制御2020

    • 著者名/発表者名
      壽崎 拓哉
    • 学会等名
      令和2年度植物科学4拠点アライアンス交流会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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