植物からの糖吸収を介した病原菌の感染メカニズムの解明

• Project/Area Number: 14J04880
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant protection science
• Research Institution: The University of Tokushima (2016); Kyoto University (2014-2015)
• Principal Investigator: 山田 晃嗣 徳島大学, 大学院生物資源産業学研究部(連携), 特任助教
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 糖トランスポーター / 植物-病原体間相互作用 / 病原性 / 糸状菌 / 植物・病原体間相互作用 / 糖吸収 / 植物免疫 / 栄養吸収 / 糖 / 病原糸状菌 / 植物 / 感染

Outline of Annual Research Achievements

病原体は宿主から栄養を搾取しながら増殖する。吸収する栄養素のなかでも炭素は量的にも質的にも最も重要な栄養元素であり、病原体の多くは植物から糖を主な栄養素を吸収していると考えられる。実際にトウモロコシ黒穂病菌のショ糖トランスポーター遺伝子破壊株は病原性の低下を示すことも報告されている(Plos Biol., 2010)。各々の病原体は様々な生活様式を持ち、それらに適応した多様な栄養摂取メカニズムを備えていると考えられるが、報告例は非常に乏しく、それらの分子機構の全貌をつかむには程遠い状況である。そこで本研究では活物寄生相・殺生相を持つ炭疽病菌を用いて病原性発現と糖吸収の関与を検討した。炭疽病菌のなかでもゲノムが解読されており、遺伝子操作が可能なウリ類炭疽病菌を主に用いた。
ウリ類炭疽病菌のゲノムから既知の糖トランスポーターに相同性のある配列を持つ遺伝子を抽出し、糖トランスポーター遺伝子候補とした。さらに、その中からマイクロアレイ解析の結果をもとに植物感染時に発現が上昇する遺伝子のリストを作成した。感染時に遺伝子発現量の高い糖トランスポーター遺伝子から優先的に遺伝子破壊株を作製し、病原性への影響を検討した。その結果、若干ではあるが病原性が低下する遺伝子破壊株が得られた。糖トランスポーターは多数の相同遺伝子による遺伝子ファミリーを形成しており、病原性の低下が弱かった要因として相同遺伝子による機能重複性が考えられる。本研究により、ウリ類炭疽病菌の感染戦略に糖トランスポーターを介した糖吸収が重要であることが示された。今後は多重遺伝子破壊株作成し解析を進める必要がある。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 植物は病原菌からどのように身を守るのか？‐新たな免疫応答メカニズムの解明 (2017)
  • Author(s): 山田晃嗣
  • Journal Title: アカデミストジャーナル Volume: -
• [Journal Article] Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Yamada K, Saijo Y, Nakagami H, Takano Y
  • Journal Title: Science Volume: 354(6318) Issue: 6318 Pages: 1427-1430
  • DOI: 10.1126/science.aah5692
  • NAID: 120005895801
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 植物は細胞外の糖を減少させることにより病原細菌の増殖を抑制する (2016)
  • Author(s): 山田晃嗣、高野義孝
  • Journal Title: First Author's Volume: - Pages: 130
  • DOI: 10.7875/first.author.2016.130
  • Open Access
• [Journal Article] Danger peptide receptor signaling in plants ensures basal immunity upon pathogen-induced depletion of BAK1 (2016)
  • Author(s): Yamada K, Yamashita-Yamada M, Hirase T, Fujiwara T, Tsuda K, Hiruma K, Saijo Y.
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: 35 Issue: 1 Pages: 46-61
  • DOI: 10.15252/embj.201591807
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] デンジャーシグナル認識にもとづく植物の免疫制御 (2015)
  • Author(s): 西條雄介 山田晃嗣
  • Journal Title: 日本植物病理学会報（和文誌） Volume: 81 Pages: 322-332
  • NAID: 130005137525
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 安定的な食糧供給に向けて -病害抵抗性作物作製への指針- (2015)
  • Author(s): 山田晃嗣
  • Journal Title: 生物工学学会誌 Volume: 93 Pages: 490-490
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Kohji Yamada, Yusuke Saijo, Yoshitaka Takano
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia “Latest Advances in Plant Development & Environmental Response”
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai Conference Center (Awaji, Hyogo, Japan)
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糖吸収を巡る植物・病原細菌間相互作用 (2016)
  • Author(s): 山田晃嗣
  • Organizer: 第27回植物細菌病談話会
  • Place of Presentation: 京都府立大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-10-24
  • Invited
• [Presentation] Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Kohji Yamada, Yusuke Saijo, Yoshitaka Takano
  • Organizer: International society for molecular plant-microbe interactions.
  • Place of Presentation: Oregon convention center (Portland, Oregon, USA)
  • Year and Date: 2016-07-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物免疫活性化時における糖トランスポーターの活性制御 (2016)
  • Author(s): 山田晃嗣 西條雄介 高野義孝
  • Organizer: 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター（岡山県・岡山市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] 糖吸収を巡る植物・病原体間相互作用 (2016)
  • Author(s): 山田晃嗣
  • Organizer: 日本植物病理学会 関西部会 若手の会
  • Place of Presentation: グランシップ（静岡県静岡市）
  • Invited
• [Presentation] 防御応答活性化時における植物の糖吸収制御 (2016)
  • Author(s): 山田晃嗣、刑部敬史、刑部祐里子
  • Organizer: 第3回日本生物工学会西日本支部会
  • Place of Presentation: 徳島大学（徳島県徳島市）
• [Presentation] 植物免疫活性化時におけるシロイヌナズナの糖吸収制御 (2015)
  • Author(s): 山田晃嗣 西條雄介 高野義孝
  • Organizer: 日本植物病理学会 関西部会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2015-09-29
• [Presentation] 植物免疫活性化時における糖吸収制御 (2015)
  • Author(s): 山田晃嗣 西條雄介 高野義孝
  • Organizer: 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] The role and regulation of Arabidopsis sugar transporters in plant immunity (2015)
  • Author(s): 山田晃嗣 西條雄介 高野義孝
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Book] 実験医学 Vol. 35 No. 6 (2017)
  • Author(s): 山田晃嗣、高野義孝
  • Total Pages: 143
  • Publisher: 羊土社