Gene expression analysis of arbuscular mycorrhiza at the stage of symbiotic collapse

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今年は、菌根の崩壊ステージの組織片（<5 mm）を効率良く得るために、時間経過とともに緑から赤へと蛍光色調が変化するpPT11-Fluorescent Timer（FT）イネ形質転換体を用いて、崩壊ステージの絞り込みと崩壊ステージマーカー遺伝子の発現解析を試みた。FTの色調変化のダイナミックレンジが広いことにより、崩壊ステージの共生細胞群、特に崩壊した樹枝状体を含む細胞を正確に判別することが可能になった。その組織切片を回収し、一組織ごとにRT-PCRを行ったところ、前年までのGFP-SCAMPを超える効率で遺伝子発現を検出できないことが判明した。菌根ライブイメージングによってその共生サイクルを調べたところ、樹枝状体の形成から崩壊までが1－2日であるのに対し、FTの赤色蛍光が持続する期間が1日以上と長く、そこに共生状態が完全に終了した細胞が多く含まれることが原因と考えられた。また操作上、崩壊ステージが単離しやすい感染単位は、ほとんどの場合その共生自体が停止あるいは何らかの原因で終了してしまった部位に限られており、共生関連遺伝子の発現が検出できないと判断した。そこで、共生が活発な部位においても、崩壊ステージの解析を容易にする目的で、地上部を刈り取り、光合成産物の菌根への供給を制限することで、崩壊ステージの割合が増えるかを検討した。予備的試験として、レタスの地上部を刈り取り、その後の菌根の形態変化を詳細に調査した。その結果、樹枝状体やベシクルの数が減少し、感染率としても顕著に低下した。根における崩壊ステージの割合が増えたことで、断片ではなく、根全体を用いて遺伝子発現解析を行うめどがついたところが、この地上部を切断した菌根の、他の植物への感染力を調べたところ、地上部を切断していない個体に比べて、顕著に感染力が高まっていることが明らかとなり、現在論文を投稿している。