メタロチオネイン遺伝子による宿主特異的毒素感受性植物の耐性化

• Project/Area Number: 17658024
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant pathology
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 秋光 和也 Kagawa University, 農学部, 教授 (80263888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 幹博 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (60274015)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 宿主特異的毒素 / ACR毒素 / Alternaria / ラフレモン / メタロチオネイン / 亜鉛 / 毒素生産 / 重金属 / Altemaria

Research Abstract

本研究では、メタロチオネイン遺伝子を用いて、毒素生産に不可欠な微量要素を細胞外でトラップして宿主から菌に供給できなくすることにより、病原菌による毒素生産が抑制され、ACR毒素生産菌に対する耐病性が増強できると考えている。
研究代表者担当昨年度作成したRleMT1遺伝子を過剰発現させたA.alternata rough lemon pathotype HC1変異株の解析をさらに進めた。本変異菌を培養した培養ろ液へのACR毒素生産量のみならず、胞子発芽時のACR毒素生産量の減少も認められた。そこで本RleMT1過剰発現株を感受性葉に噴霧接種したところ、病斑は確認できなかった。これらのことから、メタロチオネインを用いて、毒素生産に不可欠な微量要素を細胞外でトラップして宿主から菌に供給できなくすると、病原菌による毒素生産が抑制され、病原性が失活することが明確になった。
研究分担者担当イチゴメタロチオネイン遺伝子部分配列をもとに、レース法を用いたcDNAの単離と、その配列に相当するゲノム遺伝子のクローニングを進めた結果、2つのイチゴメタロチオネイン遺伝子cDNA全長を単離し、その中の1つはRleMT1タイプで、もう一つは異なるタイプのメタロチオネインであることが明らかとなった。このうち、RleMT1タイプについては発現系を構築し、メタロチオネイン活性を保有することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Biological roles of monoterpene volatiles derived from rough lemon(Citrusjambhiri Lush)in citrus defense (2007)
  • Author(s): Yamasakim Y., Kunoh H., Yamamoto H., Akimitsu K.
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology 73 Pages: 168-179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ localization of gene transcriptions for monoterpene synthesis in irregular parenchymic cells surrounding the secretory cavities in rough lemon (Citrus jambhiri). (2007)
  • Author(s): Yamasaki, Y., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology 73 (In press)
• [Journal Article] Overexpression of a Gene Encoding a Catabolite Repression Element in Alternaria citri Causes Severe Symptoms of Black Rot in Citrus Fruit. (2007)
  • Author(s): Katoh, H., Ohtani, K., Yamamoto, H., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Phytopathology 97 (In press)
• [Journal Article] Biological roles of monoterpene volatiles derived from rough lemon (Citrus jambhiri Lush) in citrus defense. (2007)
  • Author(s): Yamasaki, Y., Kunoh, H., Yamamoto, H., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology 73 (In press)
  • NAID: 10027221364
• [Journal Article] Overexpression of Citrus Polygalacturonase-inhibiting Protein in Citrus Black Rot Pathogen Alternaria citri. (2007)
  • Author(s): Katoh, H., Nalumpang, S., Yamamoto, H., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Journal of Plant Physiology 163 (In press)
• [Journal Article] DNA transposon fossils unique to the conditionally dispensable chromosome controlling AF-toxin biosynthesis and pathogenicity of Alternaria alternata. (2006)
  • Author(s): Hatta, R., Shinjo, A., Ruswandi, S., Yamamoto, M., Akimitsu, K., Tsuge, T.
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology 72 Pages: 210-219
• [Journal Article] RlemMT1遺伝子を過剰発現させたAlternaria leaf spot病菌における宿主特異的ACR毒素の生産に関する研究. (2006)
  • Author(s): 西村 聡, 宮本蓉子, 山本弘幸, 秋光和也
  • Journal Title: 日本植物病理学会報 72 Pages: 230-230
• [Journal Article] Characterization of cDNAs encoding two distinct miraculin-like proteins and stress-related modulation of the corresponding mRNAs in Citrus jambhiri Lush. (2006)
  • Author(s): Tsukuda, S., Gomi, K., Yamamoto, H., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Plant Mol.Biol. 60 Pages: 125-136
• [Journal Article] ラフレモン形質転換系の構築に向けた組織培養条件に関する研究 (2006)
  • Author(s): 西村 聡, 塩谷 浩, 山本 弘幸, 秋光 和也
  • Journal Title: 日本植物病理学会報 72 Pages: 64-64
• [Journal Article] RlemMT1遺伝子を過剰発現させたAlternaria leaf spot病菌における宿主特異的ACR毒素の生産に関する研究 (2006)
  • Author(s): 西村 聡, 宮本 蓉子, 山本 弘幸, 秋光 和也
  • Journal Title: 日本植物病理学会報 72(In press)
• [Journal Article] An isolate of Alternaria alternate that is pathogenic to both tangerines and rough lemon and produces two host-selective toxins, ACT- and ACR-toxins. (2005)
  • Author(s): Masunaka, A., Ohtani, K., Peever, T.L., Timmer, L.W., Tsuge, T., Yamamoto, M., Yamamoto, H., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Phytopathology 94 Pages: 241-247
• [Journal Article] Structural analysis of cosmid clone pcAFT-2 carrying AFT10-1 encoding an acyl-CoA dehydrogenase involved in AF-toxin production in the strawberry pathotype of Alternaria alternata. (2005)
  • Author(s): Ruswandi, S., Kitani, K., Akimitsu, K., Tsuge, T., Shiraishi, T., Yamamoto, M.
  • Journal Title: J.Gen.Plant Pathol. 71 Pages: 107-116
  • NAID: 10015507788
• [Journal Article] MetallothioneinをコードするラフレモンcDNAの単離 (2005)
  • Author(s): 西村 聡, 多々野 智, 山本 弘幸, 秋光 和也
  • Journal Title: 日本植物病理学会報 71 Pages: 55-55
• [Presentation] Suppression of ACR-toxin Production Using Zinc-binding Metallothionein in Alternaria alternaa Rough Lemon Pathotype (2007)
  • Author(s): Nishimura S., Tatano S., Akimitsu K.
  • Organizer: XIII IC-MPMI
  • Place of Presentation: Sorrento,Italy
• [Book] 植物病理学(分担)/第6章病原体の病原性発現機構 (2008)
  • Author(s): 秋光 和也
  • Publisher: 文永堂出版(印刷中)
• [Book] 微生物の病原性と植物の防御応答(分担)/第3章毒素と病原性(P59-65) (2007)
  • Author(s): 秋光和也
  • Total Pages: 231
  • Publisher: 日本植物病理学会
• [Book] 植物・病原体相互反応における特異性決定機構 (2005)
  • Author(s): Yamamoto, H, Akimitsu, K.
  • Total Pages: 151
  • Publisher: 日本植物病理学会