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

寄生植物与寄主、植物与菌根真菌之间识别他人的分子机制

基本信息

批准号：
22KJ3127
负责人：
小川哲史
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3127/
关键词：
寄生植物屈性ストリゴラクトン菌根菌共生 KAI2

项目摘要

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。

植物通过认识周围的其他人并建立共生和寄生关系来帮助确保营养。这项研究试图阐明植物中菌根真菌常见的分子机制，并识别寄生植物中的宿主植物。首先，我们已经阐明了寄生植物识别和接近宿主的对寄生植物的机制，主要使用鳗鱼科的曲折和纹状体。到去年，我们发现宿主衍生的斯特龙酮（SL）诱导了脊柱和纹状体的根部的乳化性，SL诱导了对植物根部的植物激素生长素的不对称反应，并且该反应被氨离子抑制了反应。今年，我们还透露，Koshiogama和Striga是特殊的SL可pon骨。我们还专注于蛋白质的同源物的存在，这些蛋白质与大米中的菌根真菌对共生有负调节，并发现该蛋白质抑制了端主。这表明，寄生植物中的SL乳房可能是与菌根真菌共生系统改变的策略。今年，为了阐明植物菌根真菌识别的分子机制，我们专注于一种未知的植物内生植物，称为Kai2配体（KL），这对于与菌根真菌共生是必不可少的。为了确定KL的生物合成基因，我们住在加利福尼亚大学河滨大学纳尔逊教授的实验室中，并筛选了诱变的种子中的拟南芥菌株，这些种子被认为过分积累了KL。结果，获得了38种植物，这些植物表现出可能受到约56,000种种子的损害的表型。将来，这些菌株将进行整个基因组测序分析，从而缩小KL的生物合成基因的候选者，并进行分析。 KL生物合成基因和KL的化学结构将通过代谢组学分析和测量与受体结合的结合能力来揭示。