寄生植物自己忌避システムの分子機構

寄生植物自我排斥系统的分子机制

• 批准号: 15F15768
• 负责人: 白須 賢
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15768/
• 关键词: 植物; 病害抵抗性

ストライガはハマウツボ科に分類される寄生植物である。ストライガによる農業被害はアフリカにおいて特出している。特にStriga hermonthicaは、モロコシやトウモロコシ、イネなどの主要な穀物の根に寄生し甚大な被害を出しており、主にアフリカの半乾燥地域を中心に感染領域約40万km2、年間被害額推定1000 億円といわれる。ストライガはソルガムやトウモロコシのような穀物に寄生するが、非常におもしろいことに、同じハマウツボ科の寄生植物であるコシオガマには寄生できない。ストライガはコシオガマを認識し、その根に向かって根をのばし接触を試みる。しかし、通常の宿主の根であればストライガは接触後すぐに感染器官である吸器を形成し侵入を開始するのに対し、コシオガマに対しては吸器を形成せず、根を伸ばし続け宿主から離れる。これはハマウツボ科の植物には自らの根に対しての侵入を防ぐシステム(Autoparasitisim Avoidance, APA)を持っていることを示唆している。本研究では、分子解析基盤を既に確立したコシオガマにおいてAPA能を欠いたAPA変異体を単離した。同時に、イギリスでSaucet博士が開発に関わってきたGolden Gateシステムと、ゲノム編集新技術であるCRSPRシステムを組み合わせ、Agrobacterium rhizogenesを用いて、コシオガマに導入する系を確立した。また、研究対象の遺伝子群としては細胞外に分泌されるセリンプロテアーゼであるサブチラーゼをコードする遺伝子群を中心に解析を進めた。サブチラーゼ遺伝子群を単離し、シークエンスを確認した。また、このサブチラーゼ遺伝子群はストライガとコシオガマの両者において、寄生時にその発現が高くなることが確認された。

Striga是一家寄生植物，分类为鳗鱼科。在非洲，由Striga造成的农业损害尤为明显。特别是，Striga Hermonthica寄生了高粱，玉米和大米等主要谷物的根部，造成了严重损害，感染面积约为400,000 km2，主要在非洲半干旱地区，估计每年1000亿日元。斯特里加（Striga）寄生着高粱和玉米等谷物，但有趣的是，它不能使鳄鱼（鳄鱼）的寄生植物寄生。 Striga认识到念珠，并试图接触念珠的根部。但是，在正常宿主的根部，纹状体将形成一种传染性器官，一种吸力装置，并在接触后立即开始入侵，而striga不会为鳄鱼形成吸气装置，并将继续扩展根并离开宿主。这表明，鳗鱼科的植物具有阻止自己根源的系统（APA）。在这项研究中，缺乏APA能力的APA突变体在糖疗法中分离出来，那里已经建立了分子分析基础。同时，Saucet博士参与了英国的开发的Golden Gate System，并且将新的基因组编辑技术CRSPR系统合并为使用Rhizogenes的农杆菌将其引入Koshiogama。此外，分析主要是针对编码枯酶的基因组，该基因是细胞外分泌的丝氨酸蛋白酶。分离亚型基因组并确认序列。还可以证实，在寄生虫时，在Striga和鳄鱼鳄鱼中，该亚型酶基因的表达均增加。

项目成果

Molecular understanding of parasitic plants’ ability to avoid auto-parasitism and invade others

对寄生植物避免自寄生和入侵他人的能力的分子理解

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Saucet;K. Shirasu
• 通讯作者: K. Shirasu