根粒菌共生アイランドの動的構造の解明：宿主を騙す根粒菌の生成機構とその意義

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マメ科植物に共生し窒素固定を営む根粒菌において、正常な根粒形成能を保有するにも関わらず窒素固定能を失ったcheating根粒菌の存在が示唆されてきた。一方、cheating根粒菌を排除する宿主の”Sanction system”が提唱されてきたが、その作用機序は不明であった。ミヤコグサ Lotus japonicus MG-20においてこの制裁機能が欠損しcheating根粒菌に対しても成熟根粒を形成するpink4変異体 (以下：pink4)が単離された。本研究ではPINK4制裁機構の解明を目的として、cheating根粒菌とMG-20、pink4の組み合わせを利用し、遺伝子発現データの比較解析、さらに根粒細胞内部の形態的観察を実施してきた。その結果、PINK4機能依存的に、cheating根粒菌が膜系成分により包含された後、液胞との融合により溶菌されることが示唆された。この制裁系の原因遺伝子を探索するため、野生系統Gifuと pink4 の交配で得られたF2集団のバルク解析を実施し、昨年度までに候補遺伝子を同定していた。今年度は原因遺伝子を確定するため、レトロトランスポゾンLORE1を利用したミヤコグサタグラインのデータベースから候補遺伝子の挿入変異体を複数系統選抜し、cheating根粒菌の接種による表現型解析を行った。その結果、選抜した複数のLORE1変異体の全てでpink4と同様の表現型が認められ、pink4原因遺伝子が確定された。原因遺伝子情報が得られたことで、今後、より加速度的なPINK4制裁系の分子機構の解明が期待できる。