ネナシカズラにおける寄生根発生をモデルとした、植物種間での情報伝達機構の分子解明

以 Nucifera 寄生根发育为模型，分子阐明植物物种之间的信息传递机制

• 批准号: 17J03964
• 负责人: 加賀 悠樹
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J03964/
• 关键词: 茎寄生植物; 植物種間情報伝達; アメリカネナシカズラ; 吸器発生; 道管形成; トランスクリプトーム解析; 植物主観情報伝達; 導管形成; イオンビーム; 維管束形成

本研究では、寄生主と宿主の異植物種間の情報伝達が寄生器官(吸器)の発生を制御するという視点から、茎寄生植物アメリカネナシカズラの吸器発生における、 導管形成の分子メカニズムの全容解明を目指す。令和元年度は、当研究室で確立した、in vitroでのアメリカネナシカズラの吸器形成誘導系を改良し、吸器の先端細胞の管状要素分化までの発生過程を再現することに成功した。この過程を経時的に観察することで、本誘導系で形成された吸器が、シロイヌナズナ花茎に寄生した吸器と同様の発生過程を示すことが確認された。また、本誘導系で形成された吸器を発生段階別にサンプリングし、RNA-seqによる網羅的な遺伝子発現の変動を解析した。エンリッチメント解析から、アメリカネナシカズラの吸器発生において、吸器の伸長および宿主組織内への侵入に伴う、細胞膜や細胞壁の再編は吸器の細胞自律的に制御されている一方で、宿主組織内への侵入による環境変動に対する応答や吸器の形態形成は、吸器細胞非自律的つまり宿主組織依存的に制御されていることが示唆された。さらに、シロイヌナズナにおいて維管束形成に関わる遺伝子のアメリカネナシカズラオルソログに対する発現解析を行った結果、アメリカネナシカズラの吸器では、吸器細胞の宿主組織内への侵入によって、吸器の細胞における道管前駆細胞から管状要素への分化制御に関わる遺伝子の発現が活性化されることで、管状要素分化が誘導されることが示された。上記内容について、論文をまとめ、国際誌にて発表した（Kaga et al. 2020）。

This study is aimed at elucidating the information transmission between host and host, the regulation of the development of parasitic organs (haustoria), the development of haustoria in stem parasitic plants, and the molecular mechanism of vessel formation. The induction system of haustorium formation in vitro was successfully established and the differentiation process of tubular elements in haustorium tip cells was successfully reproduced. This induction system was confirmed by the observation of the development process of the mistletoe and mistletoe. This induction system forms the stage of the development of the receptor, and analyzes the development of the receptor in the RNA-seq network. The analysis and development of haustoria, the elongation of haustoria and the invasion of host tissue, the reorganization of cell membrane and cell wall, the regulation of haustoria cell autonomy, the environmental changes during invasion of host tissue, and the morphogenesis of haustoria Aspirated cells are not self-regulating and host tissue-dependent The results of the analysis of the expression of the genes involved in vascular bundle formation in the haustoria, invasion of the host tissue of the haustoria cells, activation of the expression of the genes involved in the differentiation of the tubular elements in the cells of the haustoria before the duct. The differentiation of tubular elements is induced by the presence of a host. The contents of the above notes, papers and international journals are published (Kaga et al. 2020).

项目成果

アメリカネナシカズラのゲノム解読による寄生植物の適応進化メカニズムの解明

通过美国橡树基因组测序阐明寄生植物的适应性进化机制

• 发表时间: 2018
• 作者: Narukawa H;Yokoyama R;Obayashi T;Kaga Y;Kato M;Kuroha T;Nishitani K;黒羽剛，ダイアンワン，スーザンマッコチーチ，横山隆亮，西谷和彦，芦苅基行;横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦
• 通讯作者: 横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦

Insight into strategies for plant-plant parasitism in Cuscuta campestris based on genome sequencing

基于基因组测序洞察菟丝子植物间寄生策略

• 发表时间: 2018
• 作者: Narukawa H;Yokoyama R;Obayashi T;Kaga Y;Kato M;Kuroha T;Nishitani K
• 通讯作者: Nishitani K

茎寄生植物ネナシカズラにおける宿主由来エチレンを介した吸器発生メカニズム

茎寄生植物 Kussula 中寄主乙烯介导的吸器发育机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Aoki K;Hozumi A;Ekawa M;Shimizu K;Yokoyama R;Nishitani K;西谷和彦，横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，柴田航希，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，倉田哲也，堀江佐知子，牧雅之，山田和範，青木裕一，田高周，成瀬孝史，西羽美，木下賢吾，青木考，阿部光知，出村拓，吉田聡子，白須賢 ，長谷部光泰，星野敦，榊原康文，若杉達也，山田恭司;横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦;鳴川秀樹，加賀悠樹，横山隆亮，黒羽剛，西谷和彦
• 通讯作者: 鳴川秀樹，加賀悠樹，横山隆亮，黒羽剛，西谷和彦

Parasitic Plant－Host Interactions Control Endoreduplication-Mediated Cell Expansion During Haustorial Development of the Holoparasitic Plant, Cuscuta Campestris

寄生植物与宿主相互作用控制全寄生植物菟丝子吸器发育过程中内复制介导的细胞扩增

• 发表时间: 2017
• 作者: Narukawa H;Kaga Y;Kuroha T;Yokoyama R;Nishitani K
• 通讯作者: Nishitani K

比較ゲノム解析から見えてきた茎寄生植物ネナシカズラの形態形成メカニズム

通过比较基因组分析揭示茎寄生植物Nana quasula的形态发生机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Aoki K;Hozumi A;Ekawa M;Shimizu K;Yokoyama R;Nishitani K;西谷和彦，横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，柴田航希，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，倉田哲也，堀江佐知子，牧雅之，山田和範，青木裕一，田高周，成瀬孝史，西羽美，木下賢吾，青木考，阿部光知，出村拓，吉田聡子，白須賢 ，長谷部光泰，星野敦，榊原康文，若杉達也，山田恭司;横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦
• 通讯作者: 横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦