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Analysis of resistance and recognition mechanisms against pathogens in a resistance protein pair, RPS4 and RRS1

Research Project

Project/Area Number 19K05961
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research Institution岡山県農林水産総合センター生物科学研究所

Principal Investigator

Narusaka Mari  岡山県農林水産総合センター生物科学研究所, その他部局等, 流動研究員 (80376847)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords抵抗性蛋白質 / エフェクター / アブラナ科炭疽病菌 / シロイヌナズナ / 植物免疫
Outline of Research at the Start

植物病原糸状菌の炭疽病菌は、1000種以上のエフェクターを植物内に分泌して、抵抗反応を妨害し感染を成立させる。これに対して、植物は抵抗性(R)蛋白質を介して病原菌が分泌するAVRエフェクターを認識し抵抗反応を発動する。シロイヌナズナの2つのR蛋白質(RPS4およびRRS1)は、両蛋白質が協調的に働き、複数の病原体を認識し、抵抗反応を誘導する。今までに、RRS1がRPS4の制御因子であり、病原体を認識する可能性が示唆されている。本課題では、炭疽病菌が分泌するAVRエフェクターを同定し、本AVRエフェクターを認識するRRS1の認識ドメインを明らかにすることで、多様な病原体の認識機構を解明する。

Outline of Final Research Achievements

We previously reported that the dual R-protein system, which recognizes multiple pathogens including Colletotricum higginsianum, induces resistance through the collaboration between RPS4 and RRS1. In this hypothesis, we suggest that RRS1 functions as a regulatory factor for RPS4. Therefore, we investigated the response to C. higginsianum and Pseudomonas syringae by introducing mutations in the C-terminal region of RRS1. The results showed that amino acid substitutions in the C-terminal domain conferred susceptibility to both pathogens, as well as regions that led to excessive resistance. This study revealed the involvement of the C-terminal region of RRS1 in the recognition mechanism of diverse pathogens.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動物と植物が生存するためには、病原体を認識し、排除するシステムが不可欠である。これまで、個々のR蛋白質はそれぞれ単独で機能し、病原体と1対1で対応すると考えられていた。このため、シロイヌナズナのゲノム上に存在するわずか150個のR遺伝子で、数十万の病原微生物にどのように対応しているのか説明が困難であった。しかし、本研究成果により、わずかなR遺伝子で無数の病原体に対応するメカニズムを解明し、植物の免疫系も動物と同様に少ない遺伝子を組み合わせることで多様な病原体を認識して防御系を発動していることが明らかとなった。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] How can biostimulants make a contribution to plant protection?2022

    • Author(s)
      Narusaka Mari、Narusaka Yoshihiro
    • Journal Title

      Japanese Journal of Pesticide Science

      Volume: 47 Issue: 2 Pages: 69-72

    • DOI

      10.1584/jpestics.W22-21

    • ISSN
      2187-0365, 2187-8692
    • Year and Date
      2022-08-20
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Telomeres and a repeat‐rich chromosome encode effector gene clusters in plant pathogenicColletotrichumfungi2021

    • Author(s)
      Gan Pamela、Hiroyama Ryoko、Tsushima Ayako、Masuda Sachiko、Shibata Arisa、Ueno Akiko、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Hoat Trinh Xuan、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
    • Journal Title

      Environmental Microbiology

      Volume: - Issue: 10 Pages: 6004-6018

    • DOI

      10.1111/1462-2920.15490

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Conserved Colletotrichum spp. Effector Candidate CEC3 Induces Nuclear Expansion and Cell Death in Plants2021

    • Author(s)
      Tsushima Ayako、Narusaka Mari、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Hiroyama Ryoko、Kato Naoki、Takahashi Shunji、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.682155

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  • [Journal Article] デュアル抵抗性タンパク質システムによる革新的作物保護技術の開発2020

    • Author(s)
      鳴坂真理, 鳴坂義弘
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 4(8) Pages: 55-57

    • NAID

      40022338367

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  • [Journal Article] Free Access icon Genome sequence resources for four phytopathogenic fungi from the Colletotrichum orbiculare species complex2019

    • Author(s)
      Pamela Gan、Ayako Tsushima、 Mari Narusaka、Yoshihiro Narusaka、Yoshitaka Takano、Yasuyuki Kubo、and Ken Shirasu
    • Journal Title

      Molecular Plant-Microbe Interactions

      Volume: - Issue: 9 Pages: 1088-1090

    • DOI

      10.1094/mpmi-12-18-0352-a

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  • [Journal Article] Genomic Plasticity Mediated by Transposable Elements in the Plant Pathogenic Fungus Colletotrichum higginsianum2019

    • Author(s)
      Tsushima Ayako、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
    • Journal Title

      Genome Biology and Evolution

      Volume: - Issue: 5 Pages: 1487-1500

    • DOI

      10.1093/gbe/evz087

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Colletotrichum shisoi sp. nov., an anthracnose pathogen of Perilla frutescens in Japan: molecular phylogenetic, morphological and genomic evidence2019

    • Author(s)
      Gan P.、Tsushima A.、Hiroyama R.、Narusaka M.、Takano Y.、Narusaka Y.、Kawaradani M.、Damm U.、Shirasu K.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 13349-13349

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50076-5

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      本田一馬、鳴坂義弘、鳴坂真理
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      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
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      吉岡美樹、荒川花子、鳴坂真理、鳴坂義弘、山口賢人、北川隆啓、吉岡博文
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      令和4年度日本植物病理学会関西部会
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      鳴坂真理、鳴坂義弘
    • Organizer
      日本農薬学会第47回大会
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Guanosine-specific single-stranded ribonuclease effectors of a phytopathogenic fungus potentiate host immune responses2022

    • Author(s)
      Naoyoshi Kumakura, Suthitar Singkaravanit-Ogawa, Pamela Gan, Ayako Tsushima, Nobuaki Ishihama, Shunsuke Watanabe, Mitsunori Seo, Shintaro Iwasaki, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Yoshitaka Takano, Ken Shirasu
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] トマト葉緑体シグマ因子相互作用タンパク質SIGMA FACTOR-BINDING PROTEIN 1のゲノム編集技術による改変と機能解析2022

    • Author(s)
      安達凜奈、宇津木一陽、鳴坂真理、鳴坂義弘、刑部敬史、刑部祐里子
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] ナノ粒子を用いた新規抵抗性誘導剤の開発2021

    • Author(s)
      鳴坂義弘、飛永恭兵、山口賢人、北川隆啓、斉藤太香雄、吉岡美樹、吉岡博文、鳴坂真理
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会関西部会
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  • [Presentation] 病原菌に応答したベンサミアナタバコにおけるSAおよびJAシグナルの時空間的動態2021

    • Author(s)
      吉岡美樹、荒川花子、西内沙希、鳴坂義弘、鳴坂真理、北川隆啓、斉藤太香雄、安達広明、吉岡博文
    • Organizer
      令和3年度日本植物病理学会関西部会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 新規植物活力剤バイオスティミュラントの開発研究2020

    • Author(s)
      鳴坂真理、高野義孝、谷口伸治、藤澤英司、野口勝憲、吉岡美樹、吉岡博文、鳴坂義弘
    • Organizer
      令和2年度日本植物病理学会関西部会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Genome rearrangements drive evolution of virulence-related genes in the genomes of Colletotrichum gloeosporioides species complex2020

    • Author(s)
      Gan P, Hiroyama R, Tsushima A, Masuda S, Kumakura N, Suzuki T, Trinh XH, Narusaka M, Narusaka Y, Takano Y, Shirasu K
    • Organizer
      15th European Conference on Fungal Genetics
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  • [Presentation] Ribonuclease-type effectors from Colletotrichum orbiculare potentiate host immune responses in a catalytic residue-dependent manner2019

    • Author(s)
      Kumakura N., Singkaravanit-Ogawa S., Gan P., Tsushima A., Narusaka M., Narusaka Y., Takano Y., Shiras K.
    • Organizer
      IS-MPMI XVIII congress
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Genomic plasticity mediated by transposable elements in the plant pathogenic fungus Colletotrichum higginsianum2019

    • Author(s)
      Tsushima A., Gan P., Kumakura N., Narusaka M., Takano Y., Narusaka Y., Shiras K.
    • Organizer
      日本進化学会 第21回札幌大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] デュアル抵抗性蛋白質システムを活用した病害抵抗性作物の分子育種技術の開発研究2019

    • Author(s)
      鳴坂真理、白須賢、髙野義孝、鳴坂義弘
    • Organizer
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
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  • [Book] バイオスティミュラントハンドブック2022

    • Author(s)
      鳴坂 義弘、鳴坂 真理 (山内 靖雄、須藤 修、和田 哲夫 監修)日本バイオスティミュラント協議会
    • Total Pages
      500
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437695
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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