土壌病原菌フザリウムの宿主特異的な病原性の分子機構解明

• Project/Area Number: 20J00007
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 鮎川 侑 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: エフェクター / 転写産物 / フザリウム / シロイヌナズナ

Outline of Research at the Start

植物病原菌から、宿主特異性に関与する病原性染色体が特定されているが、その機能については不明な点が多い。そこで、本研究ではシロイヌナズナに感染するキャベツ萎黄病菌が保持する、病原性染色体のエフェクター遺伝子に着目し、宿主特異的な病原性の分子機構を解明する。エフェクターおよび、その標的となる宿主因子の特定後、機能解析を実施しする。次に、エフェクターと標的因子の保存性を調査する。

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究によって、キャベツ萎黄病菌（Focn）が病原性染色体に座乗するペアエフェクターSIX8-PSE1を利用してCYP79B2/B3依存的な免疫を抑圧することが示唆された。SIX8-PSE1の相同遺伝子SIX8a-PSL1をトマト萎凋病菌（Fol）から同定したが、SIX8a-PSL1遺伝子座をFocnの病原性染色体喪失株に導入しても病原性が復帰しなかった。そこで、SIX8aおよびPSL1がFocnで発現するか調査するために、SIX8a-PSL1遺伝子座を導入した病原性染色体喪失株を用いてPSL1の発現をRT-PCRで調査した。その結果、サイズの異なる複数のPSL1転写産物が認められた。これらの転写産物の塩基配列を確認したところ、いくつかのイントロンが残存する転写産物が見出された。Folにおいても同様の転写産物が発現するか調査する必要があるが、FocnのPSE1からイントロンを含む転写産物は確認していないため、PSE1とPSL1の転写機構が異なる可能性が考えられる。
Focn は、CYP79B2/B3と独立した免疫の抑圧に必要な病原性染色体も保持する。その染色体上にはシロイヌナズナ感染時に発現する10個のエフェクター候補遺伝子が座乗する。シロイヌナズナ感染時のトランスクリプトーム解析の結果、機能未知のSIX9およびFOA3遺伝子の他に、SIX8-PSE1のように転写領域を共有するように隣り合うペアエフェクター候補遺伝子が高く発現していた。これらのエフェクター候補遺伝子がCYP79B2/B3に依存しない免疫の抑圧に関与する可能性がある。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マックスプランク植物育種学研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] マックスプランク植物育種学研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Amsterdam(オランダ)
• [Journal Article] A pair of effectors encoded on a conditionally dispensable chromosome of Fusarium oxysporum suppress host-specific immunity (2021)
  • Author(s): Ayukawa Yu、Asai Shuta、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Komatsu Ken、Houterman Petra M.、Rep Martijn、Shirasu Ken、Arie Tsutomu
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 4 Issue: 1 Pages: 707-707
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02245-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Draft genome resources for Brassicaceae pathogens Fusarium oxysporum f. sp. raphani and Fusarium oxysporum f. sp. rapae. (2021)
  • Author(s): Asai Shuta、Ayukawa Yu、Gan Pamela、Shirasu Ken
  • Journal Title: Molecular Plant-Microbe Interactions Volume: 34 Issue: 11 Pages: 1316-1319
  • DOI: 10.1094/mpmi-06-21-0148-a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A pair of effectors encoded on a conditionally dispensable chromosome of Fusarium oxysporum suppress host-specific immunity (2020)
  • Author(s): Ayukawa Yu、Asai Shuta、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Komatsu Ken、Houterman Petra M.、Rep Martijn、Shirasu Ken、Arie Tsutomu
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2020.10.06.329052
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイコン萎黄病菌の病原性に関与するペアエフェクターの同定 (2023)
  • Author(s): 浅井秀太、高橋一平、鮎川侑、山崎真也、荒添貴之、白須賢
  • Organizer: 令和5年度日本植物病理学会
• [Presentation] ダイコン萎黄病菌の病原性染色体の同定 (2022)
  • Author(s): 浅井秀太、高橋一平、鮎川侑、増田幸子、白須賢
  • Organizer: 令和4年度日本植物病理学会
• [Presentation] A pair of effectors encoded on a conditionally dispensable chromosome of Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans suppress Arabidopsis-specific immunity (2021)
  • Author(s): Ayukawa Yu、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Komatsu Ken、Houterman Petra M.、Rep Martijn、Shirasu Ken、Arie Tsutomu、Asai Shuta
  • Organizer: 2021 IS-MPMI Congress: eSymposia Series
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A pair of effectors involving in suppression of Arabidopsis-specific immunity are conserved in Arabidopsis-infecting Fusarium oxysporum (2021)
  • Author(s): Ayukawa Yu、Asai Shuta、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Komatsu Ken、Houterman Petra M.、Rep Martijn、Shirasu Ken、Arie Tsutomu
  • Organizer: 第62回日本植物生理学会
• [Presentation] ホウレンソウ萎凋病菌の病原性染色体の同定 (2021)
  • Author(s): 山崎愛美、鮎川侑、増田幸子、白須賢、浅井秀太
  • Organizer: 令和3年度日本植物病理学会