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膜ラフトを介した植物病害抵抗性機構の解明とその育種利用

Research Project

Project/Area Number 11J08349
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied molecular and cellular biology
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

長野 稔  奈良先端科学枝術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords膜ラフト / 植物免疫 / イネ / スフィンゴ脂質 / 耐病性 / 植物分子細胞生物学
Research Abstract

膜ラフトはステロールとスフィンゴ脂質から形成される主に細胞膜上に存在する小さな膜ドメインであり、数多くの膜タンパク質の足場となることで、様々な細胞内反応に関与することが報告されている。最近の研究から、植物の耐病性に関与する受容体や低分子量Gタンパク質であるOsRac1などが膜ラフトに存在する可能性が報告された。しかしながら、膜ラフトがいかに植物の免疫機構を制御するかにっいては未だ明らかとなっていない。そこで本研究では、膜ラフト形成に重要であると考えられるスフィンゴ脂質2-ヒドロキシ脂肪酸を改変することで、膜ラフトとイネの耐病性との関係について明らかにしようと試みた。
イネには2因子のスフィンゴ脂質脂肪酸2-ヒドロキシラーゼ(OsFAH1, OsFAH2)が存在する。RNAi法を用いてOsFAH1とOsFAH2をダブルノックダウンさせたところ、イネの2-ヒドロキシ脂肪酸を有したスフィンゴ脂質が減少することで膜ラフトが減少することを明らかにした。また、膜ラフトがイネいもち病菌耐性に必須であり、そのメカニズムは低分子量Gタンパク質OsRac1とNADPHオキシダーゼOsRbohsが病害応答時に膜ラフトに局在することによる活性酸素種(ROS)シグナリングの活性化によるものであることを示した。さらに、イネに9つ存在するOsRbohsのうちどれが病害応答性膜ラフト局在型OsRbohであるか決定するために、RNAi法を用いたノックダウン体を作製し解析した結果、osRbohBとosRbohHがイネにおける病害応答性膜ラフト局在型OsRbohであるという知見を得た。以上の結果から、スフィンゴ脂質2-ヒドロキシ脂肪酸が形成する膜ラフトは、イネ耐病性に重要なOsRaclとOsRbohB/Hの足場となることでROSの産生を促し、耐病性に寄与することを明らかとした。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Plastidic protein Cdf1 is essential in Arabidopsis embryogenesis.2014

    • Author(s)
      Maki Kawai-Yamada, Minoru Nagano, Masayuki Kakimoto and Hirofumi Uchimiya
    • Journal Title

      Planta

      Volume: 239 Issue: 1 Pages: 39-46

    • DOI

      10.1007/s00425-013-1966-1

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a sphingolipid-specific phospholipase D activity associated with the generation of phytoceramide-1-phosphate in cabbage leaves.2013

    • Author(s)
      Tamotsu Tanaka, Takashi Kida , Hiroyuki lmai, Jun-ichi Morishige, Sachika Uozumi, Kiyoshi Satouchi, Minoru Nagano and Akira Tokumura
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 280 Issue: 16 Pages: 3797-3809

    • DOI

      10.1111/febs.12374

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arabidopsis sphingolipid fatty acid 2-hydroxylases (AtFAH1 and AtFAH2) are functionally differentiated in fatty acid 2-hydroxylation and stress responses.2012

    • Author(s)
      Nagano M. Takahara K. Fujimoto M. Tsutsumi N. Uchimiya H. Kawai-Yamada M.
    • Journal Title

      Plant Physiol.

      Volume: 159 Issue: 3 Pages: 1138-1148

    • DOI

      10.1104/pp.112.199547

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Plant sphingolipid fatty acid 2-hydroxylases have unique characters unlike their animal and fungus counterparts2012

    • Author(s)
      Minoru Nagano, Hirofumi Uchimiya, Maki Kawai-Yamada
    • Journal Title

      Plant Signaling & Behavior

      Volume: 7 Issue: 11 Pages: 1388-1392

    • DOI

      10.4161/psb.21825

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arabidopsis Bax inhibitor-1 promotes sphingolipid synthesis during cold stress by interacting with ceramide-modifying enzymes.

    • Author(s)
      Minoru Nauano, Toshiki Ishikawa, Yoshie Ogawa, Mitsuru Iwabushi, Akari Nakasone, Ko Shimamoto, Hirofumi Uchimiya and Maki Kawai-Yamada
    • Journal Title

      Planta

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 膜ラフトはNADPHオキシダーゼの制御を介してイネ自然免疫機構に関与する2014

    • Author(s)
      長野稔、石川寿樹、藤原正幸、深尾陽一朗、川合真紀、島本功
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山)
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スフィンゴ脂質2-ヒドロキシ脂肪酸は膜ラフト形成を介してイネの耐病性を制御する2013

    • Author(s)
      長野稔、石川寿樹、藤原正幸、深尾陽一朗、川合真紀、島本功
    • Organizer
      第26回植物脂質シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2013-09-16
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スフィンゴ脂質は膜ラフト形成を介してイネ耐病性を制御する2013

    • Author(s)
      長野稔、藤原正幸、深尾陽一朗、石川寿樹、川合真紀、島本功
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山)
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Sphingolipid 2-hydroxy fatty acids regulate the production of reactive oxygen species in rice innate immunity by the formation of plasma membrane microdomain.2012

    • Author(s)
      Minoru Nagano, Yoichiro Fukao, Masayuki Fujiwara, Toshiki Ishikawa, Maki Kawa-Yamada, Ko Shimamoto
    • Organizer
      Dijon Domains 2012
    • Place of Presentation
      ディジョン(フランス)
    • Year and Date
      2012-11-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Membrane rafts formed by sphingolipid 2-hydroxy fatty acids are required for normal defense responses in rice.2012

    • Author(s)
      Minoru Nagano, Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada, Ko Shimamoto
    • Organizer
      10th International Congress of Plant Molecular Biology
    • Place of Presentation
      済州島(韓国)
    • Year and Date
      2012-10-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Reduction of sphingolipid 2-hydroxy fatty acids has an impact on defense response through decrease of membrane rafts in rice.2012

    • Author(s)
      Minoru Nagano, Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada, Ko Shimamoto
    • Organizer
      XV International Congress of Molecular Plant-Microbe lnteractions
    • Place of Presentation
      京都国際会議場(京都)
    • Year and Date
      2012-07-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物のスフィンゴ脂質脂肪酸2-ヒドロキシラーゼの解析2011

    • Author(s)
      長野稔
    • Organizer
      第84回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Year and Date
      2011-09-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://bsw3.naist.jp/simamoto/simamoto.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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