ミヤコグサにおける根粒形成の全身制御に関わる KLAVIER 遺伝子の機能解析

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マメ科植物は、HARやKLVといった地上部で働く因子を介した遠距離シグナルによって、形成する根粒の数を制御している。KLVはロイシンリッチリピート受容体様キナーゼ(LRR-RLK)をコードしており、別のLRR-RLKをコードするHAR1と遺伝学的に同一経路で根粒形成を抑制している。Laser MicrodissectionとリアルタイムRT-PCR法によって、KLVはHAR1同様に、本葉においては維管束特異的に発現することが明らかになった。そこで葉を透明化して観察を行ったところ、特に播種後7日目の第一本葉の側小葉においてklv変異体で導管の発達が抑えられていたことから、KLVは維管束の形態形成を正に制御することが示唆された。KLVがHAR1と遺伝学的に同一経路で機能し、共に維管束で発現することから、KLVとHAR1が結合するかを確かめた。膜タンパク質の相互作用を解析することのできるSplit-ubiquitin Yeast 2 Hybrid法によってKLV、HAR1全長を用いた解析を行ったが、相互作用は検出されなかった。さらにアグロバクテリウムよるNicotiana benthamianaでの一過的過剰発現系と免疫沈降実験により、KLVとHAR1の相互作用を解析した。その結果、KLV同士の相互作用が見られ、KLV同士が複合体を形成する可能性が初めて明らかになった。一方、KLVとHAR1間の相互作用は検出されなかった。HARIとKLVが相互作用しないとすると、KLVが維管束などの形態形成を制御しているためにHAR1を介した根粒形成抑制に二次的に不可欠であるか、もしくは、HAR1の上位か下位で地上部において根粒形成抑制シグナルを伝達していると考えられる。または、ミヤコグサ特有、もしくは共生状態特有の他の因子が存在すればKLVとHAR1が相互作用するという可能性も考えられる。