特定のシンロゾビウムフラジェリンは免疫活性化を介してマメ科植物の根粒形成を抑制する

科学分野:

• 植物と微生物の相互作用
• 植物免疫
• 共生

背景:

• 細菌フラジェリンによって活性化される免疫は、植物と微生物の相互作用を形作る。
• マメ科植物と根粒菌の共生における根粒菌の感染は、植物免疫を回避する可能性があるが、その証拠は限られている。

研究 の 目的:

• シンロゾビウムにおけるフラジェリンの変異を調査する。
• 根粒形成中に植物免疫を誘導するフラジェリン由来ペプチドを同定する。
• シンロゾビウムが共生相互作用のために宿主免疫をどのように調節するかを理解する。

主な方法:

• シンロゾビウムフラジェリンのバイオインフォマティクス解析。
• フラジェリンペプチドおよびシンロゾビウム変異体を用いたin plantaアッセイ。
• 大豆の免疫応答（ROS、MPKリン酸化、遺伝子発現）の解析。
• 大豆フラジェリン受容体変異体（gmfls2a gmfls2b）のジェノタイピング。

主要な成果:

• フラジェリンの変異体であるflg22Sin-IIを、大豆において免疫誘導因子として同定した。これはflg22Sin-Iおよびflg22Sin-IIIとは異なる。
• flg22Sin-II中のTyr-7は免疫活性化に重要である。
• flg22Sin-IIを欠損するシンロゾビウム変異体は、マメ科植物において根粒形成が強化された。
• 大豆のgmfls2a gmfls2b変異体は、根粒数が増加し、免疫遺伝子の発現が低下した。

結論:

• シンロゾビウムは、回避するのではなく、大豆の免疫を積極的に調節するために、特定のフラジェリン変異体（flg22Sin-II）を利用する。
• この調節により、共生恒常性が確保され、過剰なコロニー形成が防止される。
• 本研究結果は、マメ科植物と根粒菌の共生における洗練された共進化戦略を明らかにするものである。