Analysis of induction mechanism of calcium spiking and its coded signaling information

钙加标诱导机制及其编码信号信息分析

基本信息

批准号：
22K06288
负责人：
武田直也
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kwansei Gakuin 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

项目摘要

植物はアーバスキュラー菌根（AM）菌や根粒菌と相利的な共生関係を築くことができ、生育・環境適応に大きな恩恵を受けている。これらの共生の成立過程では、共生シグナル分子の受容による宿主‐共生菌間の相互認識が行われる。この共生シグナル伝達においてAM・根粒両共生にみられる「カルシウム振動」は、共生シグナル分子の受容によって細胞内Ca2+濃度の周期的な変動を示す共生応答反応である。その特徴的な振動パターンが共生シグナル情報をコードすると考えられるが、その機能はいまだ不明である。本研究では、カルシウム振動の起動に関わる共生シグナル分子の受容体と、その応答反応として遺伝子発現等の解析を行う。さらに生体内で人工的にCa2+のオシレーションを生じさせることでカルシウム振動を再現し、下流の共生応答の発生を確認する。これらの解析から、セカンドメッセンジャーとして広い役割を持つCa2+が、振動現象によってコードする共生シグナル情報を解読する。2022年度はミヤコグサで特定したカルシウム振動起動に機能するキチン受容体Lys6の変異体のAM共生表現型解析や、キチン応答遺伝子の発現解析を行った。この結果から、キチン受容体Lys6がAM共生に関与することを示した。さらに詳細な発現情報を得るためのトランスクリプトーム解析を開始している。Caスパイキングの機能に関して重要な知見をもたらすと考えられるLys型受容体の変異体解析では、その表現型の確認を別の変異体アリルを用いて行った。さらに人工的なCa2+のオシレーションの発生にむけ、Ca2+の直接注入や、Ca2+を放出させるCaged-Ca2+タンパク質を発現させる植物体の作成を行った。

植物可以与丛枝菌根（AM）真菌和根瘤菌形成互利共生关系，极大有利于其生长和环境适应。在建立这些共生关系的过程中，宿主和共生细菌之间通过接收共生信号分子而发生相互识别。在这种共生信号传递中，AM和结节共生中观察到的“钙振荡”是一种共生反应，在接收到共生信号分子时显示细胞内Ca2+浓度的周期性波动。其特征振动模式被认为编码了共生信号信息，但其功能仍不清楚。在这项研究中，我们将分析参与钙振荡激活和基因表达作为反应的共生信号分子受体。此外，通过体内人工振荡Ca2+，我们将重现钙振荡并确认下游共生反应的发生。通过这些分析，我们将破译由 Ca2+ 振动现象编码的共生信号信息，Ca2+ 作为第二信使发挥着广泛的作用。在 2022 财年，我们分析了在百脉根中鉴定出的几丁质受体 Lys6 突变体的 AM 共生表型，该突变体在激活钙振荡中发挥作用，并分析了几丁质响应基因的表达。这些结果表明几丁质受体Lys6参与AM共生。转录组分析已开始获得更详细的表达信息。在对 Lys 型受体突变体的分析中（被认为提供了有关 Ca 尖峰功能的重要知识），使用另一个突变体等位基因证实了表型。此外，为了产生人工Ca2+振荡，我们直接注射Ca2+，并创建了表达释放Ca2+的笼状Ca2+蛋白的植物。

项目成果

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专利数量（0）

OsSYMRK Plays an Essential Role in AM Symbiosis in Rice (Oryza sativa)

OsSYMRK 在水稻 AM 共生中发挥重要作用 (Oryza sativa)

DOI：
10.1093/pcp/pcad006
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Miyata Kana;Hosotani Moe;Akamatsu Akira;Takeda Naoya;Jiang Wendi;Sugiyama Taisei;Takaoka Ryou;Matsumoto Kotarou;Abe Satsuki;Shibuya Naoto;Kaku Hanae
通讯作者：
Kaku Hanae

LysM Receptor-like Kinases of Lotus japonicus regulate Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis

百脉根 LysM 类受体激酶调控丛枝菌根共生