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

植物寄生中寄生体与寄主植物共质体运输途径的构建

基本信息

批准号：
18J40278
负责人：
古田かおり
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-10-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

这项研究解决了寄生植物如何连接到寄主植物的象征运输路径的问题。今年，进行单细胞转录组分析，目的是在轴器内找到简单的传输路径。从宿主感染的吸气器中提取细胞核，并通过联合研究对每个样品进行RNA-seq分析。首先，聚类分析表明，有趣的是，单个簇表达韧皮部组织特异性基因。这表明某些具有韧皮部表达模式的细胞在吸气器中发现。但是，在这组细胞中，仅表达了参与韧皮部功能的一部分基因。这表明Ashorter的韧皮部细胞不是典型的韧皮部细胞。还发现，除了韧皮部特异性基因外，该细胞组还表达了在其他细胞类型中特异性表达的基因。从这些原因中，人们认为抽吸剂中的韧皮部细胞是结合某些韧皮部和其他细胞的特性的特殊细胞。此外，我们发现了一个可能调节这些基因组的转录因子家族。此外，为了阐明宿主植物的韧皮部组织在形成吸附中的重要性，当将孢子孢子寄生在拟南芥韧皮部的突变体上时，将进行RNA-Seq分析。今年，我们透露，在正弦可可的寄生虫中，与细胞分裂有关的基因和血管束细胞的不分化会在宿主植物中诱导。另一方面，已经揭示了与防御反应涉及的细胞壁成分和基因合成的基因被抑制为一组。当在宿主植物中使用突变体时，这些反应并不是特别明显。此外，发现可能调节这些基因组表达的转录因子，这表明宿主植物形态和生理反应在肩cap虫的寄生虫中的重要性。

项目成果

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专利数量（0）

Three-dimensional reconstructions of the internal structures of haustoria in parasitic Orobanchaceae

寄生列当科吸器内部结构的三维重建

DOI：
10.1101/2020.05.07.083055
发表时间：
2020
期刊：
Plant Physiology
影响因子：
7.4
作者：
Masumoto Natsumi;Suzuki Yuki;Cui Songkui;Wakazaki Mayumi;Sato Mayuko;Kumaishi Kie;Shibata Arisa;Furuta Kaori M.;Ichihashi Yasunori;Shirasu Ken;Toyooka Kiminori;Sato Yoshinobu;Yoshida Satoko
通讯作者：
Yoshida Satoko