Molecular basis of morphological evolution in parasitic plant, Cuscuta sp.

寄生植物菟丝子形态进化的分子基础。

• 批准号: 22K06274
• 负责人: 横山 隆亮
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06274/
• 关键词: 寄生植物; 進化; フィトクロム; 光形態形成; 吸器; ネナシカズラ; 制御モジュール

寄生植物は独自の器官や形態・行動能力を獲得してきたが，その進化的な変化を遺伝子レベルで説明できた例は少ない。本研究では，ネナシカズラ属の茎寄生植物が寄生器官を獲得し，根や葉の発達しない独自の形態に進化した過程を遺伝子レベルで理解することを目指している。ネナシカズラ属の茎寄生植物の形態と一般的な被子植物の暗形態との類似性などから，光形態形成の制御機構に着目したアメリカネナシカズラの研究を推進した。約百種の非寄生植物と新たにゲノムが解読された２種を含むネナシカズラ属４種の遺伝子情報を用いた解析を行い，非寄生植物では高度に保存されている光受容体フィトクロムA（PHYA）のPAS1ドメインにネナシカズラ属固有のミスセンス変異があることを確認した。モデル植物のシロイヌナズナでは， PAS1ドメインのミスセンス変異によって暗形態形成が誘導されることが知られており，本研究によって変異型PHYAとネナシカズラ属に固有の形態との関連性を支持する結果を得ることができた。さらにネナシカズラ属ではPHYAのシグナル伝達系で機能するLAF1などの制御因子が欠失していることを明らかにし，ネナシカズラ属のPHYAの制御機構が大きく改変されていることを示唆した。アメリカネナシカズラの包括的な遺伝子発現解析を推進することで，寄生器官である吸器の宿主侵入時における宿主組織の分解とその制御に関わる遺伝子群を同定した。さらにこれらの遺伝子が他の植物種では器官脱離のための遺伝子のオーソログにあたることなどから，吸器の宿主組織の分解機能の起源が器官脱離における組織分解機能であるという結論に至り，この研究成果をFrontiers in Plant Science誌に発表した。また同様に，吸器の各機能が既存の他の植物機能に由来する可能性を示すことで，寄生器官の進化過程の解明のための新たな糸口を見出した。

Parasitic plant は の organs alone や, action ability を gain し て き た が, そ な の evolution - the を heritage 伝 son レ ベ ル で illustrate で き た example は less な い. This study で は, ネ ナ シ カ ズ ラ が parasitic plants in の stem parasitic organ を し, root や leaves の 発 da し な に い の alone form evolution し た process を heritage 伝 son レ ベ ル understand で す る こ と を refers し て い る. ネ ナ シ カ ズ ラ の is の stem parasitic plants form と general な angiosperms の dark form と の similarity な ど か ら, light morphogenetic の system of the royal institution に with mesh し た ア メ リ カ ネ ナ シ カ ズ ラ を の research advance し た. About one hundred kinds of の parasitic plants と new た に ゲ ノ ム が solution 読 さ れ た contains two を む ネ ナ シ カ ズ ラ belong to four の heritage 伝 child intelligence を with い た parsing を い, The parasitic plant で は highly に save さ れ て い る light by let body フ ィ ト ク ロ ム A (PHYA) の PAS1 ド メ イ ン に ネ ナ シ カ ズ ラ are inherently の ミ ス セ ン ス - different が あ る こ と を confirm し た. モ デ ル plant の シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ で は, PAS1 ド メ イ ン の ミ ス セ ン ス - different に よ っ て dark morphogenetic が induced さ れ る こ と が know ら れ て お り, this study に よ っ て - alien PHYA と ネ ナ シ カ ズ ラ に inherent の appearance と の masato even sex を support す る results る を こ と が で き た. さ ら に ネ ナ シ カ ズ ラ genus で は PHYA の シ グ ナ ル で 伝 of department function す る LAF1 な ど の suppression factor が owe lost し て い る こ と を Ming ら か に し, ネ ナ シ カ ズ ラ is の PHYA の system of the royal institution が big き く change - さ れ て い る こ と を in stopping し た. ア メ リ カ ネ ナ シ カ ズ ラ の な of including 伝 son 発 now parse を propulsion す る こ と で, parasitic organ で あ る haustoria の host intrusion に お け る host organization の decomposition と そ の suppression に masato わ る heritage 伝 subgroup を with fixed し た. さ ら に こ れ ら の heritage 伝 が him の plants で は organs from の た め の posthumous son 伝 の オ ー ソ ロ グ に あ た る こ と な ど か ら, haustoria の host organization の decomposition function の origin が organs from に お け る organization decomposition function で あ る と い う conclusion に to り, Youdaoplaceholder3 を research results をFrontiers in Plant Science に published た た. ま た with others に, haustoria の each function が existing の he の plant functional に origin す を る possibility in す こ と で, parasitic organ の evolution の interpret の た め の new た out な si mouth を see し た.

项目成果

ネナシカズラにおけるサーモスペルミン応答の解析

Nucifera 中热精胺反应的分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Jihwan Park;Koh Aoki;青木 考;横山隆亮，横山俊哉，黒羽剛，Park Jihwan，青木考，西谷和彦;長尾幸紀，横山隆亮，高橋卓
• 通讯作者: 長尾幸紀，横山隆亮，高橋卓

寄生植物アメリカネナシカズラの寄生機能の分子進化プロセスの解明

寄生植物Aphrica japonica寄生功能的分子进化过程的阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: 横山隆亮;横山俊哉;黒羽剛;Jihwan Park;青木考;西谷和彦
• 通讯作者: 西谷和彦

東北大学大学院生命科学研究科 進化ゲノミクス分野

东北大学生命科学研究生院进化基因组学系

茎寄生植物ネナシカズラの宿主への侵入メカニズム

茎寄生植物杜鹃花入侵寄主机制

• 发表时间: 2023
• 期刊: バイオサイエンスとインダストリー
• 作者: 横山隆亮