Integrative system of growth and defense response exercised by root cap

根冠行使的生长和防御反应综合系统

• 批准号: 20H03277
• 负责人: 宮島 俊介
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Ishikawa Prefectural University (2023)Nara Institute of Science and Technology (2020-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03277/
• 关键词: 植物微生物相互作用; 植物発生学; 特化二次代謝経路; 植物病理; 特化二次代謝; 根冠; 形態形成

根は土壌微生物の攻撃などの生物的刺激に応答し、特化二次代謝経路の活性化を介した防御応答を駆動するとともに、根系全体の成長ベクトルを転換させる。本研究では、防御応答と成長制御の統御機構の解明を通じ、根の対微生物応答の時空間動態と分子実体を理解する研究に取り組む。これまでの研究から、根の先端を覆う根冠が、病原性糸状菌に応答し、特化二次代謝産物の合成酵素の発現を活性化することを見出してきた。また、この特価二次代謝経路の活性化に関しては、糸状菌の細胞壁成分であるキチンおよび植物細胞壁の分解産物であるセルビオースの2つの分子パターンを根冠細胞が同時に認識することにより、引き起こされることを見出している。さらには、その過程において、LYK5-CERK1の膜受容体機能が必須であることを発見してきた。2022年度では、LYK5-CERK1による分子パターン認識から特価二次代謝酵素の発現誘導を担う転写因子群の同定と機能解析を試みた。その結果、シロイヌナズナAP2/ERF遺伝子群の中から、常時もしくは糸状菌接種時に根冠細胞で発現が観察される8遺伝子を同定した。これら遺伝子群に対し、CRISPR/Cas9による多重機能欠損体の作成を行い、この作成した多重変異体は、糸状菌感染実験から、病原性糸状菌に対する抵抗性が低下していることを実証した。さらに、病原性糸状菌に応答した根の成長変化をもたらす機構を明らかにするため、成長を駆動する根端分裂組織での病原性糸状菌に応答した網羅的転写解析を進めてきた。

Root 壌 は soil microbial の tapping shock な ど の biological stimulation に 応 answer し の activeness, specialized secondary metabolism 経 road を interface し た defense 応 answer を 駆 dynamic す る と と も に, root all の growth ベ ク ト ル を planning in さ せ る. This study で は, defensive 応 answer と growth suppression の governing institutions の interpret を じ, root の spatial dynamic と molecular microbial 応 seaborne answer の be body を understand す む に take り る research group. こ れ ま で の research か ら, root の apex を う root cap が, pathogenicity si bacteria に 応 の answer し, specialized secondary metabolites synthesis enzyme の 発 now を activeness す る こ と を shows し て き た. ま た, こ の, 価 経 road の secondary metabolism activeness に masato し て の は, si bacteria cell wall component で あ る キ チ ン お よ び degradation of plant cell wall の で あ る セ ル ビ オ ー ス の 2 つ の molecular パ タ ー ン を が root cap cells as に know す る こ と に よ り, lead き こ さ れ る こ と を shows し て い る. さ ら に は, そ の process に お い て, LYK5 CERK1 の film is must let body enginery が で あ る こ と を 発 see し て き た. 2022 で は, LYK5 CERK1 に よ る molecular パ タ ー ン know か ら 価 especially secondary metabolic enzyme の 発 induced を now bear う planning factor group of の be と function analytical を try み た. そ の results, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ AP2 / ERF heritage 伝 subgroup in の か ら, geomagnetic も し く は si shape when bacteria inoculated に root cap cells で 発 now が 観 examine さ れ る 8 heritage 伝 son を be し た. こ れ ら heritage 伝 subgroup に し seaborne, CRISPR/Cas9 に よ る multiple function owe loss body の を い, consummate こ の made し た multiple variations variants は, si fungus infection be 験 か ら, pathogenicity si bacteria に す seaborne る resistance low が し て い る こ と を card be し た. さ ら に, pathogenicity si bacteria に 応 answer し の た root growth - the を も た ら す institutions を Ming ら か に す る た め, grow を 駆 dynamic す る radicular separatist group で の pathogenicity si form bacteria に 応 answer し analytical を た snare of planning to write into the め て き た.

项目成果

蛍光寿命イメージングによる根の対微生物応答の時空間ダイナミクスの解明

使用荧光寿命成像阐明根抗菌反应的时空动态

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasuhara Kazuma;Morigaki Kenichi;石黒 啓一郎;宮島 俊介
• 通讯作者: 宮島 俊介

シロイヌナズナの根におけるキチン応答の組織特異性とその病害抵抗性における機能

拟南芥根部几丁质反应的组织特异性及其抗病功能

• 发表时间: 2021
• 作者: 岩井雅斗;宮島俊介;中島敬二
• 通讯作者: 中島敬二

蛍光寿命イメージングが明らかにするシロ イヌナズナ根冠機能とその発動

荧光寿命成像揭示拟南芥根冠功能和激活

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮島俊介;中島敬二
• 通讯作者: 中島敬二

土壌微生物の動態を制御する根冠の細胞形態形成と防御機構との統御系

根冠细胞形态发生和控制土壤微生物动态的防御机制之间的控制系统

• 发表时间: 2021
• 作者: 宮島俊介;中島敬二
• 通讯作者: 中島敬二