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フラグメント分子軌道法による線虫誘引物質と受容体の解析と農薬開発への応用

Research Project

Project/Area Number 20KK0135
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

澤 進一郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00315748)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) Tsai YiーLun (ツァイアレン)  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 助教 (10761687)
新屋 良治  明治大学, 農学部, 専任講師 (30802798)
門田 康弘  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, 専任研究員 (80548975)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Keywords植物感染性センチュウ / リガンド / 受容体
Outline of Research at the Start

本研究では、線虫感染機構に関わる基礎研究を行う。既に得られているサツマイモネコブセンチュウの誘引物質を元に、我々は、既にセンチュウの受容体候補を得ている。様々な線虫類を用いることで、様々なリガンドー受容体を明らかにし、センチュウの宿主選択における進化がどのような分子進化により可能になったかを考察する。

Outline of Annual Research Achievements

植物感染性線虫の農業被害は、年間数十兆円と試算されている。本研究では、植物感染性線虫の感染機構において、植物の線虫 誘引活性に注目し、植物と線虫の相互作用に関する研究を展開する。
我々は、これまでに、生化学的精製やケミカルスクリーニングを行うことによって、サツマイモネコブセンチュウの植物誘引物質を複数単離してきている。本申請研究では、多くの線虫類のゲノム情報を用いて、誘引物質ー 受容体の組合せに関する情報量を増やし、誘引物質ー 受容体の組合せのバリエーションについて網羅的に理解することを目的としている。本研究により、誘引物質と受容体の分子進化について理解が得られ、どのように、線虫類が新たな植物を宿主として認識できるようになるのかが明らかとなると考えている。本年度は、バイオインフォマティックス的に、C.elegansのゲノム情報をもとに、植物感染性線虫の誘引物質の受容体候補を抽出した。まず、誘引物質の候補を以下のように抽出した。1;スクロースやグルコースなどの糖類やアルコール。2;バニリン酸やラウリン酸などの有機酸。3;バリンやアルギニンなどのアミノ酸。4;アセトシリンゴンやタンニン酸などのフェノール類。5;ルテオリン等のフラボノイド類。6;ストリゴラクトンやサリチル酸等の植物ホルモン。7;カダベリンやプテレシンなどのアミン類。8;オクトピンやマンノピン等のオピン類。さらに、これらの誘引物質に対する受容体候補を探索した。それぞれの誘引物質の受容体として以下の候補を得た。1;ChvE, McpE, McpS-McpZ。2;Mi-odr-3, Mi-tax-2, Mi-tax4。3;McpE, McpS-McpZ。4;Mi-odr-3, Mi-tax-2, Mi-tax4。6;Mi-odr-3, Mi-tax-2, Mi-tax4。7;McpX。今後、これらの機能解析を行う。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

我々が明らかにしてきた植物感染性線虫の誘引物質の受容体候補を、C.elegans の情報を基にバイオインフォマティックス的に抽出した。有力な候補遺伝子が1つと、他にも多数の候補遺伝子を抽出した。 また、その誘引物質受容体としての機能を試験するために、植物感染性線虫の形質転換系の開発をはじめた。線虫は根の中に潜り込むため、そとからのマイクロインジェクションは不可能である。そこで、VISUAL系を用いて、シャーレ内で植物を培養し、そこに感染させる系を試験した。現在のところ、線虫が培養葉に侵入することは確認したが、ネコブ形成などはまだ確認できていない

Strategy for Future Research Activity

線虫の受容体候補が得られたため、植物感染性線虫の形質転換系の確立を目指す。現在、VISUAL系を用いて、葉の表面に線虫を感染させ、その線虫に、ニードルを使ってマイクロインジェクションすることにより形質転換することを予定している。また、植物感染性線虫の水耕栽培系をもちいて、成熟したメスで、卵を発生中のメスに形質転換できないかを検討する。

Report

(1 results)
  • 2020 Research-status Report

Research Products

(13 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] ISA/INRA(フランス)

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  • [Journal Article] Database mining of plant peptide homologues2021

    • Author(s)
      Yuan Na、Furumizu Chihiro、Zhang Baolong、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 137-143

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.0720a

    • NAID

      130008002843

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
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    • Author(s)
      Toyoda, S., Oota, M., Ishiakwa, H., and Sawa, S
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 1167-1167

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.0806a

    • NAID

      130008002879

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      1342-4580, 1347-6114
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      Imoto, A., Yamada, M., Sakamoto, T., Okuyama, A., Ishida, T., Sawa, S., and Aida, M. A
    • Journal Title

      Plants

      Volume: 10 Pages: 190-190

    • DOI

      10.3390/plants10020190

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  • [Journal Article] Stem integrity in Arabidopsis thaliana requires a load-bearing epidermis2021

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      Asaoka, M,. Ooe, M., Gunji, S., Milani, P., Runel, G., Horiguchi, G., Hamant, O., Sawa, S., Tsukaya, H., and Ferjani, A
    • Journal Title

      Development

      Volume: 4 Pages: 148-148

    • DOI

      10.1242/dev.198028

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      Fukunaga, H., Kitada, Y., Kawamura, N., and Sawa, S.
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      Orchid Digest

      Volume: 85 Pages: 48-50

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      Furumizu Chihiro、Sawa Shinichiro
    • Journal Title

      Plant Mol. Biol

      Volume: -

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      10.1007/s11103-020-01100-0

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      Mejias, J., bazin, J., Truong, N-M., Chen, Y., Marteu, N., Bouteiller, N., Sawa, S., Crespi, M. D., Vaucheret, H., Abad, P., Favery, B., and Quentin, M.
    • Journal Title

      New Phytol.

      Volume: 229 Pages: 3408-3423

    • DOI

      10.1111/nph.17089

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      石田喬志, 澤進一郎
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      友部遼, 津川暁,吉田祐樹, 有田哲矢, 久保稔, 出村拓, 澤進一郎
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      第62回日本植物生理学会年会
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    • Invited
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    • Author(s)
      中上知, 石田喬志, 澤進一郎
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] Identification of Plant attractant of Plant parasitic nematodes, M. incognita.2021

    • Author(s)
      Sawa Shinichiro
    • Organizer
      第4回熊本大学-KAISTジョイントシンポジウム
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ゼニゴケの推定RNAメチル化酵素の機能解析2020

    • Author(s)
      古水 千尋, 澤 進一郎
    • Organizer
      第9回植物RNA研究ネットワークシンポジウム
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Published: 2020-10-29   Modified: 2021-12-27  

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