| 研究課題/領域番号 |
19K05748
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
川原田 泰之 岩手大学, 農学部, 助教 (80786129)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 共生 / 植物 / 菌根菌 / 相互作用 / 受容体 |
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| 研究実績の概要 |
マメ科植物のEPR3受容体が根粒菌からのシグナル因子を受容・認識し、根粒共生相互作用を制御することが明らかとされてきた中で、EPR3受容体を含むLysM 型受容体キナーゼの機能進化は不明となっていた。そこで本研究では、公開された植物のゲノムや遺伝子情報と系統樹解析を用いて、植物界に広がるEPR3受容体やLysM受容体の進化を解き明かすことにした。さらに、EPR3受容体の本来の機能を明らかにする為、多くの陸上植物が共生可能なアーバスキュラー菌根菌 (以下、AM菌)とEPR3受容体との相互関係を明らかにし、EPR3受容体が持つ新規な相互作用メカニズムの解明を目指すことにした。
まず公開されている17植物種のゲノム情報からLysM 型受容体キナーゼファミリーを抽出し、各植物種ごとの分類解析や、全てのLysM 型受容体を用いた系統解析を行った。その結果、植物種によって保有されているLysM 型受容体の数が0から23と大きく異なり分類が多岐にわたっていた。また、植物の進化と照らし合わせながら系統樹解析を行うと、NFR1/CERK1型とNFR5型の受容体は、すべての陸上植物種で保有されているのに対して、LYS16型の受容体は双子葉植物種のみ、Lys20/21型の受容体は、マメ科植物のみで同定され植物の進化と一致した分布が確認された。一方、本研究のメインとなるEPR3型の受容体は、種子植物種の一部の植物種のみで同定された。また、AM菌との共生相互作用能力を失ったアブラナ科植物、タデ科植物やヒユ科植物では、同様にEPR3型の受容体も消失していることが明らかとなった。このようにEPR3受容体の有無とAM菌との相関が強く得られた。
イネのepr3変異体を取得するためTos17変異体集団からホモ個体の分離を行い、ORFにトランスポゾンの挿入が確認された3アリルを獲得することに成功した。
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| 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
初年度の主な研究計画にあったEPR3受容体を含むLysM型受容体キナーゼの進化解析を順調に進めることができた。またこれらの解析から、LysM型受容体の進化が明らかになったと共に、EPR3受容体の進化的な分化時期の詳細や、EPR3受容体の保持とAM菌の共生有無に相関があることが明らかとなった。これらの成果は、次年度以降のEPR3受容体への機能解析への足がかりになることが期待された。また、イネのepr3変異体のホモ個体の選抜も順調に進めることができ、3つのアリルを獲得することができた。
このようなことから、本年度の研究は当初の予定通り順調に進んだと言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、まずAM菌感染過程におけるEPR3受容体の機能を明らかにするため、ミヤコグサとイネのepr3変異体を用いて、AM菌との共生相互作用の観察を行う。表現型の観察は、AM菌感染過程の初期から後期にかけて複数地点でおこなう。
また、マメ科植物のミヤコグサと非マメ科植物のイネを用いてAM菌感染時におけるEpr3 の発現誘導の有無や発現部位の同定を行う。発現誘導解析には、AM菌の感染ステージの複数地点の植物サンプルからmRNAを抽出し、RT-qPCRによって解析する。また、Epr3の植物組織内における発現部位の同定には、Epr3 プロモーターと可視化が可能なGus 遺伝子を連結させたキメラ遺伝子を作成し、このキメラ遺伝子を個々の植物体に形質転換することで発現組織部位の同定を行う。
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