Elucidation of the mechanism for the growth promotion and for the identification of beneficial fungi via the recognition of short-chain chitin oligosaccharides in plants

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植物の細胞外には病原菌だけでなく、単なる内生菌や利益をもたらす共生菌など多種多様な糸状菌が常に存在する。そのため、糸状菌の識別は植物の適切な応答を規定するために非常に重要なプロセスである。糸状菌の細胞壁はキチンにより構成されており、植物は細胞外に分泌したキチナーゼにより生じたキチンオリゴ糖(CO)をリシンモチーフ(LysM)型受容体タンパク質で認識することで、細胞外に侵入してきた糸状菌を認識できる。イネでは短鎖COと長鎖COにより有益糸状菌との共生もしくは免疫が誘導される。また我々の研究により、短鎖COの認識がイネ同様シロイヌナズナでも有益糸状菌の認識と生育促進と関連していると示唆された。本研究では、植物における糸状菌の識別機構の解明を最終目的に、短鎖COの認識とそれによる生育促進と有益な糸状菌の識別がどのようにして起こるのかを、シロイヌナズナを用いて分子レベルで明らかにすることを目的して研究を行った。“短鎖COを認識するLysM型受容体タンパク質の同定”については、COとの結合解析に用いる大腸菌において8つのLysM型受容体の組換えタンパク質の発現を確認した。“様々な糸状菌を接種した植物の表現型解析”については、有益糸状菌によるシロイヌナズナの生育促進効果を確認した。“トランスクリプトーム解析”については、短鎖COの土壌施用による生育促進について至適濃度を決定すると共に、短鎖CO処理もしくは有益糸状菌を接種した野生型植物についてRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行った。その結果、短鎖CO処理により有意に発現変動する遺伝子の数が非常に限られていた。一方で、有益糸状菌接種により細胞壁の機能に関連する遺伝子が有意に発現変動することが明らかとなった。これは、イネにおいて高分子キチン処理により認められた変化(Takagi et al., 2022)と類似していた。