植物寄生における、寄生―宿主植物間のシンプラスト輸送路の構築

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本研究は寄生植物が宿主植物のシンプラスト輸送路にどのように連結するかという問題に取り組んでいる。本年度は吸器内のシンプラスト輸送路を見出すことを目的に、シングルセルトランスクリプトーム解析を行った。宿主に感染させた吸器から核を抽出し各サンプルについてRNA-seq解析を共同研究により行った。まずクラスター解析を行った結果、興味深いことに一つのクラスターで篩部組織特異的遺伝子が発現していることが見出された。このことから、一部篩部様の発現パターンを持つ細胞群が吸器の中にあることが分かった。ただしこの細胞群では、篩部機能に関わる遺伝子のうち一部だけが発現していた。このことは吸器の篩部様細胞が典型的な篩部細胞ではないことを示している。またこの細胞群は、篩部特異的遺伝子の他に他の細胞種で特異的に発現する遺伝子もまとまって発現していることが分かった。これらのことから、吸器内の篩部様細胞は一部の篩部の性質と他の細胞の性質を併せ持つ特殊な細胞群ということが考えられた。さらに、これらの一群の遺伝子を制御するかもしれない転写因子ファミリーを見出した。また、宿主植物の篩部組織が吸器形成においてどう重要かを明らかにするために、コシオガマをシロイヌナズナの篩部に異常がある突然変異体に寄生させたときのRNA-seq解析を行っている。本年度は、コシオガマの寄生時に宿主植物側では細胞分裂や維管束細胞の未分化性に関わる遺伝子がセットで発現誘導されていることを明らかにした。また反対に、細胞壁成分の合成に関わる遺伝子や防御応答に関わる遺伝子がセットで発現抑制されていることが明らかになった。これらの応答は突然変異体を宿主植物に用いた場合では顕著にみられなかった。さらに、これら遺伝子群をセットで発現制御する可能性のある転写因子が見出され、コシオガマの寄生における宿主植物の形態や生理反応の重要性が示唆された。