寄生植物-宿主間と植物-菌根菌間における他者認識の分子機構

植物は周囲の他者を認識し共生関係や寄生関係を築くことで、栄養確保に役立てている。本研究では植物における菌根菌の認識と寄生植物における宿主植物の認識に共通する分子機構の解明を試みている。まず寄生植物が宿主を認識し接近する屈性のメカニズムを、主にハマウツボ科のコシオガマおよびストライガを用いて解明してきた。昨年度までに、宿主由来のストリゴラクトン（SL）がコシオガマ並びにストライガの屈性を誘導すること、SLはコシオガマの根において植物ホルモンのオーキシンに対する応答を左右非対称に引き起こし屈性を誘導すること、その応答はアンモニウムイオンにより阻害されることを発見した。本年度はさらに、コシオガマやストライガがSLに対して特異的に屈性を示すことを明らかにした。また、イネにおいて菌根菌との共生を負に制御するタンパク質のホモログがコシオガマに存在することに着目し、そのタンパク質が屈性を抑制していることを発見した。これにより、寄生植物におけるSLへの屈性は菌根菌と共生するためのシステムから改変された戦略である可能性を提唱した。本年度はさらに、植物の菌根菌認識の分子機構を解明するため、菌根菌との共生に必要なKAI2 ligand (KL) という未知の植物内生物質に着目し研究を進めた。KLの生合成遺伝子を決定するため、カリフォルニア大学リバーサイド校のNelson教授の研究室に滞在し、KLを過剰蓄積していると考えられるシロイヌナズナの株に変異原を処理した種子をスクリーニングした。その結果、約56,000個の種子よりKLの蓄積が損なわれたと考えられる表現型を示す植物体を38株得た。今後はこれらの株を全ゲノムシークエンシング解析に供し、KLの生合成遺伝子の候補を絞り込んで解析を進める。メタボローム解析や受容体との結合能の測定により、KL生合成遺伝子およびKLの化学構造を明らかにする予定である。

植物は周囲の他者を認識し共生関係や寄生関係を築くことで、栄養確保に役立てている。本研究では植物における菌根菌の認識と寄生植物における宿主植物の認識に共通する分子機構の解明を試みている。まず寄生植物が宿主を認識し接近する屈性のメカニズムを、主にハマウツボ科のコシオガマおよびストライガを用いて解明してきた。昨年度までに、宿主由来のストリゴラクトン（SL）がコシオガマ並びにストライガの屈性を誘導すること、SLはコシオガマの根において植物ホルモンのオーキシンに対する応答を左右非対称に引き起こし屈性を誘導すること、その応答はアンモニウムイオンにより阻害されることを発見した。本年度はさらに、コシオガマやストライガがSLに対して特異的に屈性を示すことを明らかにした。また、イネにおいて菌根菌との共生を負に制御するタンパク質のホモログがコシオガマに存在することに着目し、そのタンパク質が屈性を抑制していることを発見した。これにより、寄生植物におけるSLへの屈性は菌根菌と共生するためのシステムから改変された戦略である可能性を提唱した。本年度はさらに、植物の菌根菌認識の分子機構を解明するため、菌根菌との共生に必要なKAI2 ligand (KL) という未知の植物内生物質に着目し研究を進めた。KLの生合成遺伝子を決定するため、カリフォルニア大学リバーサイド校のNelson教授の研究室に滞在し、KLを過剰蓄積していると考えられるシロイヌナズナの株に変異原を処理した種子をスクリーニングした。その結果、約56,000個の種子よりKLの蓄積が損なわれたと考えられる表現型を示す植物体を38株得た。今後はこれらの株を全ゲノムシークエンシング解析に供し、KLの生合成遺伝子の候補を絞り込んで解析を進める。メタボローム解析や受容体との結合能の測定により、KL生合成遺伝子およびKLの化学構造を明らかにする予定である。