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Analysis of activation mechanisms of RNA silencing in virus-infected plants

Research Project

Project/Area Number 19H02959
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

Takeda Atsushi  立命館大学, 生命科学部, 教授 (60560779)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 海道 真典  摂南大学, 農学部, 准教授 (20314247)
松村 浩由  立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324809)
岩崎 信太郎  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80611441)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywords植物ウイルス / RNAサイレンシング / RNAサイレンシングの活性化 / ウイルス複製 / RNAサイレンシングサプレッサー / 複製 / AGO2 / DCL2
Outline of Research at the Start

植物は、RNAサイレンシングを利用してウイルス感染を防ぐ。近年の研究から、ウイルス感染に応答してRNAサイレンシング経路が活性化されることが明らかになってきた。しかし、植物がウイルスの何を認識して、どのようにRNAサイレンシング関連遺伝子の発現を誘導するのかは不明である。本研究では、RNAサイレンシング関連遺伝子の発現を誘導するのに必要なウイルス側の因子を同定し、ウイルス感染時に生じるRNAサイレンシング活性化の分子機構を明らかにする。また、RNAサイレンシングが活性化された状態で、ウイルスがどのようにRNAサイレンシングを回避して感染を成立させているのかを検証する。

Outline of Final Research Achievements

RNA silencing is a resistance mechanism against viruses in plants. In the anti-virus RNA silencing pathway in plants, AGO2 cleaves viral RNAs. It has been shown that AGO2 gene is activated when plants are infected by various viruses. However, the mechanism behind AGO2 induction in the anti-virus RNA silencing remains unclear. In this study, by utilizing agroinfiltration method in Nicotiana benthamiana, we showed that plant virus replication induces AGO2 expression at the transcriptional level.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

先行研究において、ウイルス抵抗性機構で重要な働きをするAGO2遺伝子の発現が植物ウイルス感染時に誘導されることが知られていた。しかし、その発現誘導機構は不明なままであった。本研究では、ウイルスの複製が植物によって認識されることで、転写レベルでAGO2遺伝子の発現が誘導されることを明らかにした。これらの成果は、植物病理学上学術的な意義のある成果であるとともに、将来的にウイルス抵抗性品種の作出や植物ウイルス病に有効な植物免疫活性化剤の開発に活かされる可能性をもつ社会的にも意義深い成果である。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Structural features of T-DNA that induce transcriptional gene silencing during agroinfiltration2023

    • Author(s)
      Iida Emi、Kuriyama Kazunori、Tabara Midori、Takeda Atsushi、Suzuki Nobuhiro、Moriyama Hiromitsu、Fukuhara Toshiyuki
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 40 Issue: 4 Pages: 289-299

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.23.0719a

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2023-12-25
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Possible molecular mechanisms of persistent pollen tube growth without de novo transcription2022

    • Author(s)
      Motomura Kazuki、Sugi Naoya、Takeda Atsushi、Yamaoka Shohei、Maruyama Daisuke
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1020306-1020306

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1020306

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A versatile Tn7 transposon-based bioluminescence tagging tool for quantitative and spatial detection of bacteria in plants2022

    • Author(s)
      Matsumoto Ayumi、Schluter Titus、Melkonian Katharina、Takeda Atsushi、Nakagami Hirofumi、Mine Akira
    • Journal Title

      Plant Communications

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 100227-100227

    • DOI

      10.1016/j.xplc.2021.100227

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Persistent directional growth capability in Arabidopsis thaliana pollen tubes after nuclear elimination from the apex2021

    • Author(s)
      Motomura Kazuki、Takeuchi Hidenori、Notaguchi Michitaka、Tsuchi Haruna、Takeda Atsushi、Kinoshita Tetsu、Higashiyama Tetsuya、Maruyama Daisuke
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 2331-2331

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22661-8

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  • [Journal Article] Ribosome stalling caused by the Argonaute-microRNA-SGS3 complex regulates the production of secondary siRNAs in plants2021

    • Author(s)
      Iwakawa Hiro-oki、Lam Andy Y.W.、Mine Akira、Fujita Tomoya、Kiyokawa Kaori、Yoshikawa Manabu、Takeda Atsushi、Iwasaki Shintaro、Tomari Yukihide
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 35 Issue: 13 Pages: 109300-109300

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109300

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A versatile Tn7 transposon-based bioluminescence tagging tool for quantitative and spatial detection of bacteria in plants2021

    • Author(s)
      Matsumoto Ayumi、Schluter Titus、Melkonian Katharina、Takeda Atsushi、Nakagami Hirofumi、Mine Akira
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2021.02.11.430857

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    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ribosome stalling caused by the Argonaute-miRNA-SGS3 complex regulates production of secondary siRNA biogenesis in plants2020

    • Author(s)
      Iwakawa Hiro-oki、Lam Andy Y.W.、Mine Akira、Fujita Tomoya、Kiyokawa Kaori、Yoshikawa Manabu、Takeda Atsushi、Iwasaki Shintaro、Tomari Yukihide
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2020.09.10.288902

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      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] AtNOT1 Is a Novel Regulator of Gene Expression during Pollen Development2019

    • Author(s)
      Motomura Kazuki、Arae Toshihiro、Araki-Uramoto Haruka、Suzuki Yuya、Takeuchi Hidenori、Suzuki Takamasa、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Takeda Atsushi、Higashiyama Tetsuya、Chiba Yukako
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 61 Issue: 4 Pages: 712-721

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz235

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    • Author(s)
      大橋卓、上四元晴香、元村一基、田原緑、竹田篤史
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Nicotiana benthamiana におけるrdr6 ゲノム編集植物の表現型解析2023

    • Author(s)
      上田颯一、渡邊瑞輝、谷口燿子、元村一基、田原緑、竹田篤史
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] A possible molecular mechanism for directional growth of pollen tubes devoid of the nuclei from the apical cytoplasm2023

    • Author(s)
      元村一基、杉直也、竹田篤史、山岡尚平、丸山大輔
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 比較ゲノミクスによるPseudomonas syringae系統間の病原性差異を生み出すエフェクターの同定2023

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      田村孝太郎、竹田篤史、三瀬和之、高野義孝、峯彰
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Nicotiana benthamianaにおけるago2/ago7ゲノム編集個体の表現型解析2022

    • Author(s)
      北村真規、内藤佑里菜、堀裕和、元村一基、竹田篤史
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Nicotiana benthamiana DCL欠損変異体の表現型解析2022

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      渡邊瑞輝、元村一基、田原緑、松本建人、宮﨑光洋、福原敏行、竹田篤史
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] AHL9の過剰発現は高温に対するレジリエンスを備えた細菌抵抗性をシロイヌナズナに付与する2022

    • Author(s)
      篠田快望、駒井俊亮、竹田篤史、三瀬和之、高野義孝、峯彰
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会関西部会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Nicotiana benthamiana DCL多重変異体を用いたDCL遺伝子の機能解析2022

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      渡邊瑞輝、田原緑、福原敏行、竹田篤史
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      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] アグロインフィルトレーションにおけるT-DNAの違いによる遺伝子サイレンシング誘導への影響2022

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      飯田笑美、栗山和典、田原緑、竹田篤史、鈴木信弘、森山裕充、福原敏行
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      第63回日本植物生理学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温と高湿度は細菌の栄養獲得に関わる遺伝子発現に影響を与え病原性を高める2022

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      峯彰、松本歩、石川真太郎、竹田篤史、三瀬和之、高野義孝
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノム編集によるNicotiana benthamiana DCL3欠損変異体の作出2021

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      渡邊瑞輝、田原緑、宮﨑光洋、松本建人、福原敏行、竹田篤史
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      日本植物学会第85回大会
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      渡邊瑞輝、田原緑、宮﨑光洋、松本建人、福原敏行、竹田篤史
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      渡邊瑞輝、田原緑、宮﨑光洋、松本建人、福原敏行、竹田篤史
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      第44回日本分子生物学会年会
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      飯田 笑美, 澤野 光, 栗山 和典, 田原 緑, 竹田 篤史, 森山 裕充, 福原 敏行
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Stomatal movements in the assembly of plant-bacteria holobiont2021

    • Author(s)
      Akira Mine, Kaori Fukumoto, Ryohei Thomas Nakano, Yoshinori Kanaoka, Atsushi Takeda, Kenichi Tsuda
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
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      2020 Annual Research Report
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      駒井 俊亮, 竹田 篤史, 峯 彰
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      令和3年度日本植物病理学会大会
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      元村 一基, 武内 秀憲, 野田口 理孝, 土 春菜, 竹田 篤史, 木下 哲, 東山 哲也, 丸山 大輔
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      日本植物学会第84回大会
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      鈴木 大河, 鈴木 新, 佐野 彩葉, 竹田 篤史, 丹生谷 博, 松下 保彦, 佐々木 信光
    • Organizer
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      令和二年度日本植物病理学会関西部会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] A scaffold protein of deadenylase complex is important for dynamic change in gene expression during pollen development2020

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      元村 一基, 荒江 星拓, 鈴木 悠也, 武内 秀憲, 鈴木 孝征, 市橋 泰範, 柴田 ありさ, 白須 賢, 竹田 篤史, 東山 哲也, 千葉 由佳子
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 高温・高湿度環境下における植物免疫応答の時系列トランスクリプトーム解析2020

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      2019 Annual Research Report
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      上四元 晴香,峯 彰,海道 真典,竹田 篤史
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      日本植物学会第83回大会
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  • [Presentation] Temporal transcriptome profiling reveals distinct gene expression signatures associated with suppression of plant immunity by high temperature and high humidity2019

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  • [Presentation] 免疫活性化に伴って発現誘導される花粉発生に必要なlong noncoding RNA2019

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      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 異種タンパク質の大量生産が可能なナス科植物の四重変異体2023

    • Inventor(s)
      竹田篤史、渡邊瑞輝
    • Industrial Property Rights Holder
      竹田篤史、渡邊瑞輝
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-189645
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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