分泌ペプチドの特徴を利用したトマト病害抵抗性ペプチドの迅速な機能解析法の確立

• Project/Area Number: 21K14831
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 近藤 隆之 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 博士研究員 (90826174)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 病害抵抗性ペプチド / 分泌ペプチド / トマト / シロイヌナズナ / 短い遺伝子

Outline of Research at the Start

世界の作物生産は病原微生物が原因となる病害で大きな被害を被っており、植物の病害抵抗性を向上させる技術開発が求められている。我々の先行研究では、防御応答に関わっていることが明らかにされてきた分泌ペプチドに着目し、病原性糸状菌Fusarium oxysporumに感染したトマトのプロテオーム解析から、病原性糸状菌の感染抑制効果を示すペプチドの候補を見出している。本研究では、形質転換植物を使わない迅速で簡便な分泌ペプチドの機能解析法を確立し、トマトの病原菌抵抗性を強化する病害抵抗性ペプチドの詳細な機能解析を行う。

Outline of Annual Research Achievements

世界の作物生産は病原微生物が原因となる病害で大きな被害を被っており、植物の病害抵抗性を向上させる技術開発が求められている。世界で最も多く生産される野菜のトマトも例外ではなく、病原性糸状菌感染によるトマト萎凋病や灰色カビ病の被害は深刻である。近年、短い遺伝子がコードする分泌ペプチドが防御応答に関わっていることが明らかにされてきた。所属研究室の先行研究では病原性糸状菌Fusarium oxysporumに感染したトマトのプロテオーム解析から、病原性糸状菌の感染抑制効果を示すペプチドを見出している。本研究では、トマトの病原菌抵抗性を強化する病害抵抗性ペプチドの詳細な機能解析を行うと同時に、形質転換植物を使わない迅速で簡便な分泌ペプチドの機能解析法を確立することを目的とした。
本年度は、先行研究で見出した11個の病害抵抗性ペプチド遺伝子に着目し、モデル植物シロイヌナズナを用いた感染抵抗性評価を実施した。人工合成したペプチド断片をF. oxysporumおよびB. cinereaの胞子懸濁液と混合し、シロイヌナズナ葉の表面に滴下し、数日間培養後に病変部を観察した。その結果、トマトを用いた試験で病害抵抗性が見出された11遺伝子全てがシロイヌナズナを用いた試験でも同様の病害抵抗性を示した。さらに、これら11遺伝子由来のペプチドについて低濃度での病害抵抗性試験を行い、低濃度でもF. oxysporumおよびB. cinereaに対して顕著な病害抵抗性をしめす遺伝子としてそれぞれ1遺伝子ずつを選抜した。
本年度の研究によって、非モデル植物で探索した病害抵抗ペプチドの機能解析をモデル植物を使って行うための第一段階である網羅的なスクリーニング試験が実施できることを示した。

Research Products

• [Journal Article] 塩ストレス耐性を強化するペプチド性遺伝子 (2021)
  • Author(s): 近藤 隆之・中南 健太郎・花田 耕介
  • Journal Title: アグリバイオ・植物ペプチドの多様な生理機能と応用展開 Volume: 5 Pages: 23-28
• [Presentation] Secreted peptide AT32 inhibits brassinosteroid signaling via binding to brassinosteroid receptor. (2022)
  • Author(s): T. Kondo, T. Takeda, I. Ohbayashi, You-wang Kim, M. Okamoto, Y. Kodama, T. Yoshizumi, T. Haraguchi, M. Higuchi-Takeuchi, M. Shimizu, M. Nomoto, Y. Tada, Y. Jikumaru, Y. Kamiya, K. Shinozaki, K. Kuwata, S. Oishi, J. Taira, H. Sakamoto, T. Kusakabe, J.M. Li, K. Hanada
  • Organizer: 第63回日本植物生理学会年会