根粒共生におけるオーキシンメチル化の生理機能の解明

阐明根瘤共生中生长素甲基化的生理功能

基本信息

批准号：
21J10143
负责人：
後藤崇支
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10143/
关键词：
根粒共生植物ホルモンオーキシン

项目摘要

マメ科植物は、根粒菌（共生微生物）を取り込み、根に共生器官「根粒」を形成する。この根粒共生により、マメ科植物は、多くの植物が育たない貧栄養土壌でも旺盛に生育することができる。根粒共生は、感染と発生という異なる生命現象が、細胞層を越えて上手く連動することで成立する。今回の研究では、「表皮での根粒菌感染」と「皮層での根粒形成」の協調制御に関わる遺伝子を探索し、オーキシンメチル化酵素をコードする遺伝子（IAMT1a）を見出した。そして、オーキシンのメチル化が根粒共生に必要とされる新規分子機構であることを明らかにした。この成果は米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）に昨年度掲載された。今年度は、オーキシンのメチル化の下流シグナル探索に向けて、RNA-seq解析の条件検討等に取り組んだ。また、IAMT1aの上流転写因子としてERN1 (ERF Required for Nodulation1) が見出されたため、その機能解析にも取り組んだ。具体的には、ミヤコグサ野生型とern1変異体の共生初期過程における比較RNA-seq解析を行った。その結果、IAMT1aに加えてERN1の下流候補遺伝子の網羅的探索に成功し、根粒共生の初期過程におけるERN1の多面的な役割に関する洞察が得られた。この解析を通して得られた結果は、Frontiers in Plant Science 誌に掲載された。

豆科植物会吸收根瘤菌（共生微生物），并在根部形成共生器官。这种结节共生使豆类可以在许多植物不生长的贫困营养土壤中剧烈生长。当不同的生命现象（例如感染和发育）在整个细胞层上成功起作用时，就可以实现结节共生。在这项研究中，我们探索了涉及的基因，该基因与“表皮中的根茎感染”和“皮质中的结节形成”的协调调节，并发现了编码生长素甲基酶（IAMT1A）的基因。还揭示了生长素甲基化是结节共生所需的一种新型分子机制。这项成就于去年发表在美利坚合众国国家科学院的会议录中。今年，我们致力于研究RNA-seq分析的条件，以准备寻找生长素甲基化的下游信号。此外，发现ERN1（nodulation1所需的ERF）是IAMT1A的上游转录因子，我们还致力于其功能分析。具体而言，在糖浆的野生型和ERN1突变体的早期共生过程中进行了比较RNA-seq分析。除了IAMT1A之外，该结果在对下游ERN1基因的全面搜索中还成功，从而深入了解了ERN1在结节共生的早期阶段的复数作用。通过此分析获得的结果发表在《植物科学》杂志上。