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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The root system responds to the stimulation of microorganisms and organisms, and the activation of specialized secondary metabolic pathways. This study is aimed at understanding the mechanisms of defense and growth control, and understanding the temporal and spatial dynamics of microbial responses. This research has revealed that the root tip covers the root cap, pathogenic bacteria react, and the production and activation of synthetic enzymes that specialize in secondary metabolites The activation of the special secondary metabolic pathway is related to the cell wall components of bacteria and the decomposition products of plant cell walls. The membrane receptor function of LYK5-CERK1 is essential to the development of the membrane receptor. In 2022, LYK5-CERK1 was identified as a molecular marker for the induction of secondary metabolic enzymes, and the identification and functional analysis of the gene group were conducted. The results showed that the expression of AP2/ERF gene in root cap cells was stable when the bacteria were inoculated. This is the case with CRISPR/Cas9, which is a multi-functional pathogen with low resistance to infection and pathogen. Analysis of pathogenic bacteria growth and development of root mitotic tissue in vitro