病害抵抗性遺伝子の病原体認識ドメインの解析とその改変による病害防除への応用

• Project/Area Number: 15658014
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant pathology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 英樹 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20197164)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 抵抗性遺伝子 / 過敏感反応 / シグナル伝達 / キュウリモザイクウイルス / ウイルス / 植物

Research Abstract

シロイヌナズナaccession C24は,単一優性であるCC-NBS-LRRタイプの抵抗性遺伝子RCY1を持ち,キュウリモザイクウイルス黄斑系統(CMV-Y)に対して過敏感反応(HR)を示す.本研究課題では,C24にEMSを用いて突然変異を誘起することによりCMV罹病性変異体の作出を試みた.M2植物14,744個体中36個体で,CMV-Yを接種した葉にHRが起こらずウイルスの全身感染が認められた.さらにその後代のM3植物においてもウイルスの全身感染が認められた4系統(#250-037,#219-053,#219-066,#212-001)を目的のCMV罹病性変異体とし原因遺伝子の同定を行った.遺伝分析とマッピングの結果,全て劣性変異で,原因遺伝子がRCY1近傍に存在することが示された.さらにRCY1を持たないaccession Colと各変異体を交配して得られた植物の後代が全てCMV-Tに対して罹病性であったことから,RCY1自体が変異している可能性が示された.各々のRCY1領域をシークエンス解析したところ,いずれも一塩基の変異によるアミノ酸置換がCC又はLRRモチーフに生じている変異体であった.RCY1とその対立遺伝子であるTurnip crinkle virus (TCV)抵抗性遺伝子HRTとの比較から、特にLRRドメイン内でアミノ酸が変化していることが明らかになっているが、本研究結果はLRRドメインが病原体認識に重要な役割を果たしていることを強く示している。

Research Products

• [Journal Article] Antagonistic interactions between the SA- and JA- signaling pathways in Arabidopsis modulate expression of defense genes and gene-for-gene resistance to Cucumber mosaic virus. (2004)
  • Author(s): Takahashi et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 45 Pages: 803-809
  • NAID: 10013129021
• [Journal Article] The enhanced resistance to Cucumber mosaic virus in the Arabidopsis thaliana stearoyl-ACP desaturase-deficient ssi2 mutant is mediated by an SA-independent, but EDS5-dependent signaling mechanism. (2004)
  • Author(s): Sekine et al.
  • Journal Title: Molecular Plant-Microbe Interaction 17 Pages: 623-632
• [Journal Article] Comparative analysis of expressed sequence tags in resistant and susceptible ecotypes of Arabidopsis thaliana infected with Cucumber mosaic virus. (2004)
  • Author(s): Ishihara et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 45 Pages: 470-480
• [Journal Article] Identification of the cis-acting elements in Arabidopsis thaliana NHL10 promoter responsible for leaf senescence, the hypersensitive response against Cucumber mosaic virus infection, and spermine treatment. (2004)
  • Author(s): Zheng et al.
  • Journal Title: Plant Science 168 Pages: 415-422
• [Publications] Ishihara T. et al.: "Comparative analysis of expressed sequence tags in resistant and susceptible ecotypes of Arabidopsis thaliana infected with Cucumber mosaic virus"Plant Cell Physiology. 45(in press). (2004)
• [Publications] 高橋英樹: "新版 分子レベルからみた植物の耐病性 植物細胞工学シリーズ19(島本 功・渡辺雄一郎・柘植尚志 監修)"秀潤社. 214 (2004)