国立大学法人 筑波大学
大学共同利用機関法人自然科学研究機構 基礎生物学研究所
国立研究開発法人 科学技術振興機構（JST）
筑波大学 生命環境系 寿崎拓哉准教授（つくば機能植物イノベーション研究センター）らの研究グループは、基礎生物学研究所 川口正代司教授、関西学院大学 武田直也准教授との共同研究により、LACK OF SYMBIONT ACCOMMODATION（LAN）と名付けたタンパク質が、根粒共生と菌根共生において、植物が共生微生物を根の中に受け入れる際に働くことを明らかにしました。
植物は土壌中の様々な微生物と関わり合いながら生活しています。マメ科植物は、根粒菌と根粒共生を行うことで、根粒菌によって固定された窒素栄養を得ることができます。また、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ます。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ます。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数多く残されています。
本研究では、マメ科のモデル植物であるミヤコグサを用いた突然変異体のスクリーニングによって
lan変異体を単離しました。この
lan変異体は、根粒菌も菌根菌も正常に受け入れられませんでした。このことから、変異の原因遺伝子である
LAN遺伝子は、これらの微生物との共生に必要な機能をもつことがわかりました。また、
LAN遺伝子はメディエーターと呼ばれるタンパク質複合体の構成因子をコードすることを特定しました。
根粒共生の制御、菌根共生の制御のどちらにも関わるタンパク質LANの発見は、植物がこれらの共生微生物をどのように受け入れ、共生を成立させているかを深く理解する上で、重要な基礎的知見を提供するものです。さらには、LANの解析から得られた知見を基に、微生物との共生能力を強化する植物を開発できれば、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つながることが期待されます。本研究の成果は、2019年１月３日（日本時間１月４日午前４時）付で「PLOS Genetics」で公開されました。
本研究は、科学研究費補助金 若手研究(B)、新学術領域研究 「植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム」の助成によって実施され、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究(ERATO)「野村集団微生物制御プロジェクト」の一環で行われました。
図. 野生型植物とlan変異体の根粒形成の様子
