アーバスキュラー菌根のリン酸輸送メカニズムの解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23780062
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 齋藤 勝晴 信州大学, 農学部, 准教授 (40444244)
• キーワード: 菌根 / リン酸 / 共生 / 酸性ホスファターゼ / ポリリン酸

研究概要

本研究では、菌根機能を評価する有効な指標を見出すため、リン酸輸送に関わる植物と菌根菌の遺伝子・タンパク質・生体分子を解析し、菌根のリン酸輸送の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。
課題１では、菌根菌のポリリン酸合成酵素の局在を解析し、ポリリン酸を合成するオルガネラの特定を目的とした。アーバスキュラー菌根菌Rhizophagus irregularisのポリリン酸合成酵素RiVTC4に対するペプチド抗体を作製し免疫電顕を行った。RiVTC4の局在を示すシグナルは、主に液胞膜で観察された。ポリリン酸は液胞内に蓄積することが知られていることから、ポリリン酸は液胞膜上のVTC複合体によって合成され、さらに液胞内に輸送されると考えられる。
課題２では、ミヤコグサの菌根特異的酸性ホスファターゼLjPAP3のノックダウン系統を作製し、菌根菌のポリリン酸局在や代謝に及ぼすLjPAP3の影響を明らかにすることを目的とした。LjPAP3のRNAi系統を用いて菌根菌のポリリン酸局在を解析した。検出感度を向上させるためにエッチング法を検討し、過酸化水素にかわりナトリウムエトキシドを用いることでポリリン酸の検出感度が上昇した。この方法を用いて細胞間菌糸のポリリン酸局在を解析したところ、ポリリン酸シグナルは主に液胞と細胞壁に観察された。さらに、LjPAP3を酵母Pichia pastorisで発現させ有機態リン酸の分解活性を評価したところ、p-ニトロフェニルリン酸のリン酸エステル結合の加水分解を触媒することを明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation and phenotypic characterization of Lotus japonicus mutants specifically defective in arbuscular mycorrhizal formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, T, K. Saito, H. Oba, Y. Yoshida, J. Terasawa, Y. Umehara, N. Suganuma, M. Kawaguchi and R. Ohtomo
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 928-941
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuolar pH of living hyphae of an arbuscular mycorrhizal fungus, Gigaspora margarita (2014)
  • 著者名/発表者名: Funamoto, R., K. Saito, H. Oyaizu, T. Aono and M. Saito.
  • 雑誌名: Mycorrhiza 巻: . ページ: 印刷中
  • DOI: doi: 10.1007/s00572-014-0588-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 菌根共生からみる植物栄養の新時代 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小八重 善裕・東樹 宏和・山本 哲史・竹本 大吾・江沢 辰広・河原 愛・荒川 竜太・齋藤 勝晴・中川 知己
  • 雑誌名: 日本土壌肥料学雑誌 巻: . ページ: 印刷中
• [雑誌論文] 草地・耕地生態系の菌根の生理生態と利用 ―はじめに― (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤勝晴
  • 雑誌名: 日本草地学会誌 巻: 59 ページ: 261-262
• [雑誌論文] The genome of an arbuscular mycorrhizal fungus provides insights into the oldest plant symbiosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Tisserant, E., M. Malbreil, A. Kuo, A. Kohler, A. Symeonidi, R. Balestrini, P. Charron, N. Duensing, N. F. dit Frey, V. Gianinazzi-Pearson, B. Gilbert, Y. Handa, J. Herr, M. Hijri, R. Koul, M. Kawaguchi, F. Krajinski, P. Lammers, F. G. Masclaux, C. Murat, E. Morin, S. Ndikumana, M. Pagni, D. Petitpierre, N. Requena, P. Rosikiewicz, R. Riley, K. Saito, H. S. Clemente, H. Shapiro, D. van Tuinen, G. Bécard, P. Bonfante, U. Paszkowski, Y. Shachar-Hill, G. A. Tuskan, J. P. W. Young, I. R. Sanders, B. Henrissat, S. A. Rensing, I. V. Grigoriev, N. Corradi, C. Roux and F. Martin
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 110 ページ: 20117-20122
  • DOI: 10.1073/pnas.1313452110
  • 査読あり
• [学会発表] 共生と生殖過程に関与する遺伝子の発現解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 半田佳宏・川口正代司・斎藤勝晴
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] Phenotypic characterization of ME966 mutant required for arbuscular mycorrhizal formation in Lotus japonicus (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y., Terasawa, J., Kojima, T., Suganuma, N., Kawaguchi, M., Ohtomo, R. Saito, K.
  • 学会等名: 18th International Conference on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phoenix Seagaia Resort Miyazaki
  • 年月日: 20131014-20131018
• [学会発表] Common symbiosis gene NUP85 affects pollen development in Lotus japonicus (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugimura, Y., Saito, K.
  • 学会等名: 18th International Conference on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phoenix Seagaia Resort Miyazaki
  • 年月日: 20131014-20131018
• [学会発表] アーバスキュラー菌根共生のトランスクリプトーム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 半田佳宏・武田直也・鈴木穣・川口正代司・斎藤勝晴
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20130913-20130915
• [学会発表] ウイルス誘導性遺伝子サイレンシングを用いたアーバスキュラー菌根菌の菌糸内リン酸輸送解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池裕介・内尾圭文・齋藤 勝晴・増田税・江沢辰広
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] 次世代シーケンサーでアーバスキュラー菌根を解析し分かったことやっぱり分からなかったこと (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 勝晴
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130911-20130913
  • 招待講演