根粒共生系における感染と器官発生の同調的進行メカニズムの解明

研究目的は、マメ科植物一根粒菌間の共生の成立において、異なる根の組織間で同時進行する二つの現象、感染と器官発生の相互作用の解明である。前年度、申請者らはnin変異体のアリルである過剰感染糸形成変異体daphneの解析により、NIN転写因子を介して感染を負に制御する新規経路について報告した。今年度は、daphne変異体を用いて、さらにNIN転写因子の下流で感染を負に制御する因子の探索を目的とした。最近、NIN転写因子の直接の下流遺伝子としてCLE-RS1/2ペプチド遺伝子が同定され、CLE-RS1/2ペプチドは根粒数を全身的に負に制御する因子として既に報告されていた。そこで、CLE-RS1/2ペプチドが、感染糸数と根粒数をともに抑制している可能性について解析した。まず、CLE-RS1/2ペプチド遺伝子をdaphne変異体背景で過剰発現させ、感染糸数が劇的に減少することを見出した。次に、CLE-RS1/2ペプチドの受容体として同定されているHAR1やKLAVIERの感染糸形成抑制への関与の有無を接木実験により検証した。その結果、HAR1とKLAVIERは根粒形成の抑制と同様、地上部において感染糸抑制に関与することが明らかになった。しかしながら、har1変異の存在下でもNIN遺伝子の過剰発現により感染糸数が減少したため、NIN転写因子の下流でCLE-RS1/2ペプチドは感染糸数の抑制に機能しているが、それとは独立に機能する別の下流因子の存在も示唆された。さらに、感染糸数と根粒数の制御の共通性が見えてきたことから、根粒数の制御に関与する未解析の遺伝子PLENTYについて研究を進めた。 PLENTY遺伝子を新たに同定し、シロイヌナズナにおいて糖鎖修飾酵素遺伝子(HPAT)と相同であり、ミヤコグサPLENTYが糖鎖修飾を介して根粒形成を制御するメカニズムを提案した。

研究目的は、マメ科植物一根粒菌間の共生の成立において、異なる根の組織間で同時進行する二つの現象、感染と器官発生の相互作用の解明である。前年度、申請者らはnin変異体のアリルである過剰感染糸形成変異体daphneの解析により、NIN転写因子を介して感染を負に制御する新規経路について報告した。今年度は、daphne変異体を用いて、さらにNIN転写因子の下流で感染を負に制御する因子の探索を目的とした。最近、NIN転写因子の直接の下流遺伝子としてCLE-RS1/2ペプチド遺伝子が同定され、CLE-RS1/2ペプチドは根粒数を全身的に負に制御する因子として既に報告されていた。そこで、CLE-RS1/2ペプチドが、感染糸数と根粒数をともに抑制している可能性について解析した。まず、CLE-RS1/2ペプチド遺伝子をdaphne変異体背景で過剰発現させ、感染糸数が劇的に減少することを見出した。次に、CLE-RS1/2ペプチドの受容体として同定されているHAR1やKLAVIERの感染糸形成抑制への関与の有無を接木実験により検証した。その結果、HAR1とKLAVIERは根粒形成の抑制と同様、地上部において感染糸抑制に関与することが明らかになった。しかしながら、har1変異の存在下でもNIN遺伝子の過剰発現により感染糸数が減少したため、NIN転写因子の下流でCLE-RS1/2ペプチドは感染糸数の抑制に機能しているが、それとは独立に機能する別の下流因子の存在も示唆された。さらに、感染糸数と根粒数の制御の共通性が見えてきたことから、根粒数の制御に関与する未解析の遺伝子PLENTYについて研究を進めた。 PLENTY遺伝子を新たに同定し、シロイヌナズナにおいて糖鎖修飾酵素遺伝子(HPAT)と相同であり、ミヤコグサPLENTYが糖鎖修飾を介して根粒形成を制御するメカニズムを提案した。