Ⅲ型分泌系を介した宿主－根粒菌相互作用に関する分子基盤の解明

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これまでの研究から、我々はBradyrhizobium elkanii USDA61株の3型分泌エフェクター（T3SSエフェクター）の1つであるNopFがミヤコグサGifu系統(B-129系統)に根粒菌の侵入阻害を誘導することを明らかにした。さらに我々は、ミヤコグサの類縁実験系統のLotus burttiiとミヤコグサMG-20系統では根粒菌の侵入阻害は誘導されないものの、L. burttiiでは根粒の成熟阻害と根粒の早期老化が、ミヤコグサMG-20系統では根粒の早期老化がUSDA61株のT3SSエフェクターによってそれぞれ誘導されることを明らかにした。そこで、根粒菌の感染成立後に誘導される根粒の成熟阻害及び根粒の早期老化に関与するエフェクターを同定するため、iTRAQシステムを利用したUSDA61株の分泌タンパク質の解析から同定されたT3SSエフェクターの機能解析を試みた。その結果、既知のエフェクターであるNopMの破壊株の接種において、野生株のL. burttiiおよびMG-20系統への接種で観察される早期老化根粒が有意に減少することが確認された。この結果から、NopMが根粒の早期老化に関与する原因エフェクターであることが示された。NopFおよびNopMによって発現誘導される遺伝子を解析するため、野生株、nopF破壊株、T3SS破壊株を接種したGifu系統の根及び、野生株、nopM破壊株、T3SS破壊株を接種したMG-20の根におけるRNA-seq解析を行った。その結果、いずれのエフェクターもGifu系統およびMG-20系統に対して防御関連遺伝子の発現を誘導することが確認された。しかし、NopFおよびNopMによって発現誘導される防御関連遺伝子の種類は異なっており、根粒菌の侵入阻害と根粒の早期老化が異なる免疫応答によって誘導されることを明らかにした。