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Elucidation of the remote manipulation mechanism of flower morphology by bacteria and its application to the flower morphology control technology

Research Project

Project/Area Number 21K14847
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 39030:Horticultural science-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Kitazawa Yugo  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (50803160)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsファイロジェン / ファイトプラズマ / 花器官形態制御
Outline of Research at the Start

花形態は花卉植物の価値を決定する最重要形質であり、より美しく珍奇な外観を作出することが常に求められる。本研究では植物の篩部に感染する植物病原細菌ファイトプラズマが分泌するタンパク質ファイロジェンが、篩部から花の形態を「遠隔制御」して葉化させることに着目し、この遠隔制御機構の全貌を解明するとともに、進化分子工学的な手法によりファイロジェンの標的認識部位を解析・改変し、ファイロジェンによる遠隔的花形態制御システムの構築を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, the function of phyrogen, a protein from phytopathogenic bacteria, was investigated to elucidate the mechanism underlying manipulation of floral morphogenesis by phyllogen. We found that phyllogen has a unique function to degrade their targets by the proteasome-dependent but ubiquitin-independent pathway, and clarified the target-determining mechanism of phyllogen. Furthermore, we constructed a binding model between phyllogen and its target host factors by combining random mutagenesis experiments and a AI-based highly accurate protein structure prediction program. In addition, we have created phyllogen-expressing tobacco plants (Nicotiana spp.) and conducted heterologous grafting technique using tobacco plants and other species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

花形態は花卉植物の価値を決定する最重要形質であり、より美しく珍奇な外観を作出することが常に求められる。本研究では植物の篩部に感染する植物病原細菌ファイトプラズマが分泌するタンパク質ファイロジェンが、篩部から花の形態を「遠隔制御」して葉化させることに着目し、ファイロジェン発現植物に様々な植物を接ぎ木することで、形質転換を行わずに様々な植物の花を葉化させることを目標として、形質転換植物の作出、遠隔制御機構の分子機構解明、標的認識部位の解析を行った。本研究により、形質転換を必要としない新規な花形態の制御技術の基盤が構築されたといえる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Target degradation specificity of phytoplasma effector phyllogen is regulated by the recruitment of host proteasome shuttle protein2023

    • Author(s)
      Suzuki Masato、Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsuyama Juri、Matsumoto Oki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • Journal Title

      Molecular Plant Pathology

      Volume: 25 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1111/mpp.13410

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Potential mobile units drive the horizontal transfer of phytoplasma effector phyllogen genes.2023

    • Author(s)
      Ryosuke Tokuda, Nozomu Iwabuchi, Yugo Kitazawa, Takamichi Nijo, Masato Suzuki, Kensaku Maejima, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
    • Journal Title

      Frontiers in Genetics

      Volume: 14 Pages: 1132432-1132432

    • DOI

      10.3389/fgene.2023.1132432

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Random mutagenesis-based screening of the interface of phyllogen, a bacterial phyllody-inducing effector, for interaction with plant MADS-box proteins2023

    • Author(s)
      Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsumoto Oki、Suzuki Masato、Matsuyama Juri、Koinuma Hiroaki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 14 Pages: 917-917

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1058059

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A phytoplasma effector acts as a ubiquitin-like mediator between floral MADS-box proteins and proteasome shuttle proteins2022

    • Author(s)
      Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Sasano Momoka、Matsumoto Oki、Koinuma Hiroaki、Tokuda Ryosuke、Suzuki Masato、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
    • Journal Title

      The Plant Cell

      Volume: 34 Issue: 5 Pages: 1709-1723

    • DOI

      10.1093/plcell/koac062

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ファイトプラズマのエフェクターの水平伝播はトランスポゾン様配列PMUにより引き起こされる2024

    • Author(s)
      岩渕望・徳田遼佑・北沢優悟・鈴木拓海・宮﨑彰雄・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] PMUに座乗するファイロジェンの葉化誘導能の比較2024

    • Author(s)
      徳田遼佑・前島健作・岩渕望・北沢優悟・松本旺樹・鈴木誠人・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] イネ黄萎病ファイトプラズマのファイロジェンに見出された特異な分解標的スペクトラム2024

    • Author(s)
      北沢優悟・鈴木誠人・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ファイロジェンの分解標的特異性はプロテアソーム関連因子との相互作用による制御を受ける2024

    • Author(s)
      鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンの標的認識に関わる新規アミノ酸残基の網羅的探索2023

    • Author(s)
      松山樹立・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ファイロジェンとMADSドメイン転写因子の結合に影響するアミノ酸残基はひとつの相互作用面を形成する2023

    • Author(s)
      北沢優悟・松山樹立・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンと2種類の宿主因子による三者複合体の検出2022

    • Author(s)
      松本旺樹・北沢優悟・岩渕望・鯉沼宏章・鈴木誠人・徳田遼佑・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ファイロジェンは標的宿主因子のユビキチン非依存的なプロテアソーム分解により葉化を誘導する2022

    • Author(s)
      北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・鈴木誠人・笹野百花・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ファイロジェンは宿主因子の保存領域を相互作用の標的とする2022

    • Author(s)
      鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・山本桐也・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
    • Organizer
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 病原性因子の標的選択性を決める新たな仕組みを発見 ――葉化病の治療薬開発に期待――

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20231218-1.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] ファイトプラズマの病原性獲得の原動力を解明――病原性遺伝子はトランスポゾンによってシェアされる――

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230511-1.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] プロテインノックダウン技術の確立に一歩近づく

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230330-1.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] タンパク質の新たな分解システム ―ファイロジェンによる葉化誘導メカニズム解明で発見!

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20220302-1.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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