Characterization of stress resistance mechanism via biosynthesis of phytoalexins by rice transcription factor DPF

• Project/Area Number: 17K07782
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Bioorganic chemistry
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: Mori Masaki 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, ユニット長 (50192779)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ファイトアレキシン / イネ / 病害抵抗性 / いもち病 / 転写因子 / ストレス抵抗性 / 植物 / 遺伝子 / 生理活性

Outline of Final Research Achievements

We showed that abiotic stress (copper chloride treatment or UV irradiation)- and biotic stress (blast infection)-inducible expressions of DP biosynthetic genes are mediated by DPF, and that DPF is involved in innate immunity to blast fungus, using DPF-knockout (KO) rice. Moreover, rice plants knocking out four DP biosynthetic genes, respectively, were generated to reveal biological activity of each DP.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでDPFがDP生合成のキーとなる転写因子であることは明らかになっていたが、生物的役割についての知見はなかった。本研究によりDPFはイネ本来のいもち病抵抗性に関与していることが明快に示された。また、本研究で得られた各種DP生合成変異体は、将来、イネの各DP（モミラクトン、ファイトカサン、オリザレキシン）の生物学的役割の違いを評価するうえで極めて有用なツールとなる。

Research Products

• [Journal Article] Broad-Spectrum Disease Resistance Conferred by the Overexpression of Rice RLCK BSR1 Results from an Enhanced Immune Response to Multiple MAMPs (2019)
  • Author(s): Kanda Yasukazu、Nakagawa Hitoshi、Nishizawa Yoko、Kamakura Takashi、Mori Masaki
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 20 Issue: 22 Pages: 5523-5523
  • DOI: 10.3390/ijms20225523
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulators of stress-inducible prenyldiphosphate synthases that define types of terpenoids production in Rice (2019)
  • Author(s): Miki Wada, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Rika Ozawa, Gen-ichiro Arimura, Masaki Mori, Hideaki Nojiri, Kazunori Okada
  • Organizer: TERPNET 2019 - The 14th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoids
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ストリゴラクトン受容体の過剰発現による病害抵抗性誘導機構の解明 (2019)
  • Author(s): 伊藤瑛子、中村英光、山野博之、前田哲、神田恭和、森昌樹、浅見忠男
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] イネのジテルペン系ファイトアレキシン生合成遺伝子のノックアウトイネの作出と解析 (2019)
  • Author(s): 石川一輝・山村千紘・和田美樹・冨山詩歩・前田哲・岡田憲典・鎌倉高志・森昌樹
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] The Rice CYP78A Gene BSR2 Confers Resistance to Rhizoctonia solani and Affects Seed Size and Growth Speed in Arabidopsis and Rice (2019)
  • Author(s): Satoru Maeda, Joseph G. Dubouzet, Youichi Kondou, Kenji Oda, Minami Matsui, Hirohiko Hirochika and Masaki Mori
  • Organizer: IS-MPMI 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イネの転写因子DPFはストレス誘導的ジテルペン型ファイトアレキシン生合成及びいもち病抵抗性に関与している (2018)
  • Author(s): 〇石川一輝・山村千紘・和田美樹・冨山詩歩・前田哲・岡田憲典・鎌倉高志・森昌樹
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] イネのストレス誘導型プレニル2リン酸合成酵素遺伝子の発現制御機構の解明 (2018)
  • Author(s): ○和田美樹・田渕雄夢・森昌樹・野尻秀昭・岡田憲典
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] ジャスモン酸受容体OsCOI1cを介したイネのファイトアレキシン生産の制御機構の解明 (2018)
  • Author(s): ○稲垣秀生、伊藤 響、福本有貴、矢島彩花、Xi Chen、下里美由紀、ハセット絵美、畠山幸大、平栗優子、石塚祐伸、酒澤智子、湯本絵美、横田孝雄、朝比奈雅志、森昌樹、岡田憲典、宮本皓司、山根久和
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] 転写因子DPFのイネ本来のいもち病抵抗性への関与 (2018)
  • Author(s): 石川一輝・山村千紘・和田美樹・冨山詩歩・前田哲・岡田憲典・鎌倉高志・〇森昌樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2019年度大会
• [Presentation] イネにおけるジテルペン型ファイトアレキシン生産を制御する転写因子DPFの誘導機構と機能解析 (2017)
  • Author(s): ○田渕 雄夢1，堤 涼1，根本 圭一郎2，澤崎 達也2，森 昌樹3，宮本 皓司4，山根 久和4，光田 展隆5，野尻 秀昭1，岡田 憲典1
  • Organizer: 日本農芸化学会 関東支部大会
• [Presentation] イネの転写因子DPFのストレス誘導的ジテルペン型ファイトアレキシン生合成等への関与の解析 (2017)
  • Author(s): ○石川一輝1,2・山村千紘1,2・田渕雄夢3・前田哲1・岡田憲典3・鎌倉高志2・森昌樹1
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] イネにおけるジテルペン型ファイトアレキシン生産の光制御 (2017)
  • Author(s): 相良朋宏1、阿部昌太1、館 夏美1、吉永修平1、宮本皓司1、石塚祐伸1、南 栄一2、湯本絵美1、横田孝雄1、朝比奈雅志1、森 昌樹2、岡田憲典３、篠村知子1、稲垣言要2、高野 誠2、山根久和1
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] イネの転写因子DPFは非生物的ストレス誘導的なジテルペン型ファイトアレキシンの生合成に関与している (2017)
  • Author(s): 石川一輝1,2・山村千紘1,2・田渕雄夢3・前田哲1・岡田憲典3・鎌倉高志2・○森昌樹1
  • Organizer: 植物化学調節学会大会
• [Presentation] イネのストレス誘導型プレニル二リン酸合成酵素遺伝子の発現制御機構 (2017)
  • Author(s): 〇和田美樹1、冨山詩步1、田渕雄夢1、吉田悠里1、宮本皓司2、山根久和2、森 昌樹３、野尻秀昭1、岡田憲典1
  • Organizer: 日本農芸化学会大会