非破壊的根粒共生可視化系の開発による根粒共生窒素抑制の時空間制御機構の解明

通过开发无损结核共生可视化系统阐明结核共生氮抑制的时空控制机制

基本信息

批准号：
22K14807
负责人：
西田帆那
金额：
$ 3万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14807/
关键词：
根粒共生植物微生物相互作用窒素栄養硝酸応答

项目摘要

マメ科植物に見られる根粒共生は土壌中の窒素栄養に応じて抑制される。先行研究から、ミヤコグサNLP転写因子が窒素栄養に応答した多面的な根粒共生制御を可能にする転写制御系の中心的な役割を担うことが明らかになった一方、NLP転写因子による遺伝子発現制御によって影響を受ける根粒共生過程の詳細は不明点が多い。本研究では非破壊的な根粒共生の可視化系を新たに構築して窒素栄養条件下での根粒共生を連続的かつ詳細に観察するとともに、根粒共生関連遺伝子のライブイメージングを行い時空間的発現パターンを解析することにより、窒素栄養による遺伝子発現制御と根粒共生抑制現象の関連性を明らかにし、根粒共生における窒素応答をより深く理解することを目指す。本年度はミヤコグサの根粒共生過程を非破壊のまま連続的に観察するための可視化系を構築した。蛍光ラベル根粒菌をミヤコグサに感染させ構築した可視化系を用いて観察を行った結果、植物を土から掘り起こすことなく感染糸の形成や根粒の発達を経時的に観察することができた。また根粒形成への関与が明らかにされているオーキシンの応答性レポーター(DR5::GFP-NLS)を発現するミヤコグサ形質転換体に蛍光根粒菌を感染させ、構築した非破壊的可視化系用いてタイムラプスイメージングを行った。その結果、根粒菌の感染に同期したオーキシンの時空間的な蓄積パターンを観察することができ、構築した可視化系をもちいることで根粒共生中のレポーター応答を非破壊かつリアルタイムに追跡することが可能となった。

豆科植物中发现的淋巴结共生因土壤中的氮营养而受到抑制。先前的研究表明，NLP转录因子在转录调节系统中起着核心作用，该系统能够响应氮养分对结节共生的多元控制，但是有关NLP转录因子影响的结节共生过程的许多未知细节。 In this study, we will construct a new visualization system of non-destructive nodal symbiosis, continuously and in detail observing nodal symbiosis under nitrogen nutrient conditions, and by live imaging of nodal symbiosis-related genes and analyzing spatio-temporal expression patterns, we will clarify the relationship between gene expression control by nitrogen nutrients and the suppression of nodal symbiosis, and旨在更深入地了解结节共生中的氮反应。今年，我们已经构建了一个可视化系统，以连续观察猴子鼻窦ROE的结节性共生过程，均无损。使用可视化系统进行观察，该可视化系统通过感染了荧光标记的带有玫瑰糖的根瘤菌，并形成感染线的形成，并随着时间的推移而没有挖掘植物，而没有从土壤中挖掘植物。此外，表达生长素反应性记者（DR5 :: GFP-NLS）的Yamolgus转化剂的转化剂已被证明与结节形成有关，被荧光根瘤菌感染，并使用非损害性可视化系统进行了荧光成像。结果，有可能观察与根瘤菌感染同步的生长素的时空积累模式，并且通过使用构造的可视化系统，可以在结节共生过程中的记者反应进行无损和实时跟踪。