アーバスキュラー菌根共生の制御メカニズムは外生菌根共生の成立に関与するのか？

丛枝菌根共生的控制机制是否参与外生菌根共生的建立？

基本信息

批准号：
20J21994
负责人：
富永貴哉
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アーバスキュラー菌根（AM）共生は、約7割の陸上植物種とAM菌の間で成立する相利的な関係である。AM共生は陸上植物の共通祖先が陸上に進出した頃から始まったと考えられており、陸上植物はAM共生に関わる分子メカニズムを流用して多様な土壌微生物との共生も可能にしてきた。一方で、森林の物質循環を担う外生菌根（ECM）共生における制御メカニズムもAM共生から派生したものであるかは明らかになっていない。本研究「アーバスキュラー菌根共生の制御メカニズムは外生菌根共生の成立に関与するのか？」は、AM菌とECM菌の両方と共生する被子植物ユーカリ（Eucalyptus grandis）を用いて、ECM共生の制御メカニズムを分子レベルで解明することを目的とした。ユーカリ実生にモデルAM菌Rhizophagus irregularis DAOM197198またはECM菌コツブタケ（Pitholithus arrhizus TUFC101594）を接種し、4週間培養したユーカリの側根から回収したRNAをトランスクリプトーム解析に供試した。その結果、AM共生とECM共生中に発現量が変動した共通の遺伝子数は、全体の2％程度（33遺伝子）であることがわかった。また、マメ科タルウマゴヤシにおけるAM共生に必須な遺伝子と相同なユーカリの遺伝子が、AM共生中に発現量が有意に増加することが明らかになった。興味深いことに、ECM菌根では、これらAM共生関連遺伝子の発現は促進されていなかった。以上のことから、AM菌とECM菌が感染したユーカリ根は、それぞれの菌に特異的な転写反応を示すことがわかった。現在、本研究成果をまとめた論文を執筆中である。

丛枝菌根 (AM) 共生是约 70% 的陆地植物物种与 AM 真菌之间存在的互利关系。 AM共生被认为是在陆地植物的共同祖先移居陆地时开始的，并且陆地植物已经利用了AM共生中涉及的分子机制来实现与多种土壤微生物的共生。另一方面，尚不清楚负责森林物质循环的外生菌根（ECM）共生的控制机制是否也源自AM共生。这项研究“丛枝菌根共生的控制机制是否参与了外生菌根共生的建立？”目的是在分子水平上阐明控制机制。将模型AM真菌Rhizophagus规则is DAOM197198或ECM真菌Pitholithus arrizus TUFC101594接种到桉树幼苗中，培养4周后从桉树侧根回收RNA进行转录组分析。结果，我们发现在AM和ECM共生期间表达水平发生变化的常见基因数量约为总数的2%（33个基因）。此外，还发现与豆科苜蓿中AM共生必需基因同源的桉树基因的表达水平在AM共生期间显着增加。有趣的是，这些 AM 共生相关基因的表达在 ECM 菌根中并未得到促进。由上可知，感染AM真菌和ECM真菌的桉树根表现出各真菌特有的转录反应。我目前正在写一篇论文，总结这项研究的结果。