Studies on a diversity of PAMP-triggered immunity in plants

• Project/Area Number: 18K19212
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Takano Yoshitaka 京都大学, 農学研究科, 教授 (80293918)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: PAMP誘導免疫 / 相違性 / nlp24 / flg22 / シロイヌナズナ / nsl1変異体 / サプレッサー変異 / ルシフェラーゼ / 多様性 / サプレッサー変異体 / 炭疽病菌

Outline of Final Research Achievements

Higher plants recognize PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) and then activate PAMP-triggered immunity called PTI. The PTI mechanism including signaling pathways and subsequent immune responses was believed to be common, however, the recent studies suggested that there is a clear diversity in each PTI mechanism. In this study, to focus on the diversity in PTI system, we utilized the nsl1 mutants of Arabidopsis thaliana. Because the difference between flg22-triggered PTI and nlp24-triggered PTI is visualized by lesion development in the nsl1 mutants, we identified and analyzed suppressor mutants of the nsl1 mutants. As a result on the analyses of an identified mutant, we revealed that the ethylene pathway is involved in the diversity in the two PTI pathways. Also, we successfully identified many mutants useful for the future studies.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物における中格的免疫システムであるPAMP誘導免疫については、これまではPAMP認識後のシグナル経路や活性化する抗菌反応は共通であると捉えられてきたが、近年になり、その多様性が浮かび上がってきた。本研究では、本多様性の問題に迫るため、シロイヌナズナ変異体を利用した研究を実施し、その結果、植物ホルモンであるエチレン経路がPAMP誘導免疫の多様性の一因であることを明らかにし、さらに今後の研究推進に必要な多数のシロイヌナズナ変異体の同定に成功した。今後、PAMP誘導免疫の多様性の分子的背景を明らかにできれば、それぞれの病原体に特化した抵抗性誘導剤開発など、耐病性技術の向上に貢献できると期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Polish Academy of Sciences(ポーランド)
• [Journal Article] The role of CYP71A12 monooxygenase in pathogen‐triggered tryptophan metabolism and Arabidopsis immunity (2019)
  • Author(s): Pastorczyk Marta、Kosaka Ayumi、Pislewska‐Bednarek Mariola、Lopez Gemma、Frerigmann Henning、Kulak Karolina、Glawischnig Erich、Molina Antonio、Takano Yoshitaka、Bednarek Pawel
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 225 Issue: 1 Pages: 400-412
  • DOI: 10.1111/nph.16118
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Conserved fungal effector suppresses PAMP-triggered immunity by targeting plant immune kinases (2019)
  • Author(s): Irieda H, Inoue Y, Mori M, Yamada K, Oshikawa Y, Saitoh H, Uemura A, Terauchi R, Kitakura S, Kosaka K, Singkaravanit-Ogawa S, and TakanoY.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Volume: 116 Issue: 2 Pages: 496-505
  • DOI: 10.1073/pnas.1807297116
  • NAID: 120006547395
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナのRLP23遺伝子は灰色かび病菌への抵抗性に関与している (2020)
  • Author(s): 大野恵梨佳・小内 清・加藤大明・海道真典・三瀬和之・寺内良平・高野義孝
  • Organizer: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] bak1-5 mutation uncouples tryptophan-dependent and independent postinvasive immune pathways triggered in Arabidopsis thaliana by multiple fungal pathogens (2019)
  • Author(s): Kosaka, A., Pastorczyk, M., Nishiuchi, T., Suemoto, H., Ishikawa, A., Kaido, M., Mise, K., Bednarek, P., and Takano, Y.
  • Organizer: 令和元年度 日本植物病理学会関西部会
• [Presentation] Studies on the plant recognition of the C-terminal region of the Colletotrichum orbiculare effector NLP1 (2019)
  • Author(s): Jinlian Chen, Yoshihiro Inoue, Saeko Tanaka, Suthiar Singkaravanit-Ogawa, Shinya Ohki, S, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, Yoshitaka Takano
  • Organizer: 平成31年度 日本植物病理学会大会
• [Presentation] 根部接種におけるウリ類炭疽病菌とメロン実生の相互作用に関する研究 (2019)
  • Author(s): 徳野直人、井上喜博、田中冬樹、海道真典、三瀬和之、高野義孝
  • Organizer: 平成31年度 日本植物病理学会大会
• [Presentation] シロイヌナズナによるウリ類炭疽病菌の認識とそれに伴う初期防御応答の分子機構研究 (2019)
  • Author(s): 小林由佳、小内清、田中左恵子、加藤大明、海道真典、三瀬和之、寺内良平、高野義孝
  • Organizer: 平成31年度 日本植物病理学会大会
• [Presentation] Involvement of tryptophan-derived metabolites in the post-invasive resistance of Arabidopsis thaliana against multiple fungal pathogens with different infection strategies (2018)
  • Author(s): Ayumi Kosaka, Mariola Pastorczyk, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, Pawel Bednarek, Yoshitaka Takano
  • Organizer: International Congress of Plant Pathology 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 不適応型炭疽病菌の接種によりシロイヌナズナnsl1変異体において誘導される細胞死に関与する遺伝子の探索 (2018)
  • Author(s): 坂井遼太・畑 政輝・海道真典・三瀬和之・阿部 陽・寺内良平・高野義孝
  • Organizer: 平成30年度日本植物病理学会関西部会