植物は土壌中のさまざまな微生物と共生関係を築きながら生活している。例えばマメ科の植物は、根粒菌と「根粒共生」を行うことで窒素栄養を得ているし、多くの陸上植物は、アーバスキュラー菌根菌(以下、菌根菌)と「菌根共生」することでリン栄養や水を得ている。
根粒共生と菌根共生には共通した仕組みが存在することが知られている。しかし、その共通制御に関わる分子機構には、未解明な点が多く残されている。

 今回、筑波大学らの研究グループは、マメ科のモデル植物であるミヤコグサを用いて、根粒共生を正常に行うことのできない突然変異体のスクリーニングを行い、新しい変異体をlan(lack of symbiont accommodation)と名付けた。lan変異体は、根粒菌を根の中に取り込むための感染糸と呼ばれる構造の形成が著しく減少しており、また菌根菌を感染させても、菌根菌との共生器官である樹枝状体の形成がほとんど観察されないことがわかった。このことから、変異の原因であるLAN遺伝子は、共生微生物を根の中に受け入れるために働く因子であることが示唆された。

 続けて、LAN遺伝子はメディエーターと呼ばれる遺伝子発現調節機能を担うタンパク質複合体の構成因子をコードすることを突き止めた。実際に、lan変異体では根粒共生や菌根共生過程において発現が誘導されるはずの遺伝子の発現が抑制されていたといい、LANは根粒菌および菌根菌との共生に欠かせないタンパク質であることが明らかとなった。

 植物微生物共生の仕組みを理解することは、微生物との共生能力を向上させた植物の開発につながる。LANの発見から得られた知見は、貧栄養な土地における作物の栽培や、化学肥料に頼らないクリーンな農業の実現に貢献する可能性が期待できる。

論文情報:【PLOS Genetics】LACK OF SYMBIONT ACCOMMODATION controls intracellular symbiont accommodation in root nodule and arbuscular mycorrhizal symbiosis in Lotus japonius

筑波大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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