マメ科植物における根粒原基形成を制御する発生分子メカニズムの解析

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マメ科植物と土壌微生物である根粒菌の共生器官、根粒の初期発生では根粒菌の宿主植物の根毛への感染後、皮層の一部の細胞が脱分化・細胞分裂が連続的に起こり、根粒原基が形成される。本研究は植物と微生物の相互作用研究のモデルであるミヤコグサを用いて、根粒原基形成における皮層細胞の脱分化から細胞分裂に至る発生過程を制御する分子メカニズムを解明することを目的としている。平成23年度は、前年度の大規模なスクリーニングにより単離した根粒非着生の突然変異体を用いて、ラフマッピングによりそれぞれの変異体の原因遺伝子のおおまかな座乗領域を決定し、シークエンスにより変異個所を明らかにした。その結果、多くの変異体は既知の根粒共生変異体のアリルであることが判明したが、その一方で、新規な変異体をいくつか同定することに成功した。そのうちの1部の変異体については、ポジショナルクローニングを継続して行うことにより原因遺伝子を特定し、相補性検定によりその遺伝子が変異の原因であることを明らかにした。また、根粒菌感染により誘導される皮層細胞分裂時に発現変動する遺伝子を網羅的に同定するために、分裂中の皮層細胞が多く含まれている組織を収集し、そこからcDNAライブラリーを作成し、次世代シーケンサーを用いてそのシークエンスを行った。得られたトランスクリプトームを他の組織のトランスクリプトームと比較することにより、皮層細胞分裂時において上昇する遺伝子群を同定した。