| Project/Area Number |
22K19178
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
峯 彰 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80793819)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 高湿度 / 細菌 / 病原性 / 二成分制御系 |
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| Outline of Research at the Start |
植物病原細菌の病原性発現に関する研究は、宿主の免疫系を標的とするエフェクターを中心に進められてきた。これに対して、本研究では、ある種の植物病原細菌が高湿度環境においてエフェクターに依存しない病原性を発揮するという独自の発見に立脚し、その分子機構の解明を通じて植物病原細菌研究のパラダイムシフトに挑戦するものである。その成果は、地球規模の気候変動によってもたらされうる降水量の増加を見据えた高湿度対応型細菌病防除法の開発に繋がると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物病原細菌Pseudomonas syringaeが高湿度環境で発揮するエフェクターに依存しない病原性発現機構の解明を目的としている。そのために、（研究項目１）植物体内増殖を病原性の指標として、その程度が高湿度環境下で変化するP. syringae変異体をスクリーニングし、（研究項目2）その原因遺伝子によって制御される生理機能を明らかにすることを目指した。研究項目１については昨年度に完了したため、本年度は研究項目２に取り組んだ。
まず、昨年度に同定した変異体のうち、代謝経路に関わる遺伝子に変異を持つものに着目して研究を進めた。核酸代謝に関わる遺伝子は感染植物および冨栄養培地における増殖に必要である一方で、アミノ酸生合成に関わる遺伝子は感染植物における増殖には極めて重要であるが、冨栄養培地における増殖には必要ではないことを明らかにした。また、昨年度に同定したレスポンスレギュレーターとそれとともに二成分制御系を構成すると考えられるセンサーキナーゼの機能解析を進めた。RNA-seq解析から、このレスポンスレギュレーターとセンサーキナーゼは同一経路で働くことが強く示唆された。また、この二成分制御系は高湿度によって転写レベルで活性化されることを見出した。さらに、感染植物における細菌のRNA-seq解析から、高湿度環境によって活性化されたこの二成分制御系はエフェクター遺伝子の発現を抑制する一方、アミノ酸の生合成や吸収に関わる遺伝子の発現を高めることを突き止めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、スクリーニングで同定した遺伝子の機能解析を進めることを目的としていた。種々の代謝経路に関与する遺伝子の解析から、アミノ酸生合成遺伝子が高湿度における植物感染に重要であることを突き止められた。さらに、スクリーニングで同定したレスポンスレギュレーターの解析を起点に、高湿度によって転写レベルで活性化され、エフェクターによる免疫抑制から栄養獲得へと遺伝子発現を切り替えることで細菌増殖を促進する二成分制御系の発見につながった。これらの研究成果は、高湿度におけるエフェクターに依存しない病原性発現機構の一端を明らかにするものであると考える。以上より、本研究は順調に進んでいると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
スクリーニングで同定した遺伝子の更なる機能解析を進める。特に、昨年度は手が回らなかったが、細菌増殖への寄与度が大きいことがわかっている遺伝子に焦点を当てて研究を進める。これらは機能未知遺伝子であることから、関与する生理機能を明らかにするために、RNA-seqを用いた変異体と親株の比較トランスクリプトーム解析を行う。具体的には、種々の培地における培養時や高湿度環境下での植物感染時において発現パターンに違いが見られる遺伝子群のGO解析等により、制御下にある生理機能を推定する。さらに、その推定機能に関する生理・生化学的性状解析を通じて、高湿度環境下における病原性発現の仕組みに迫る。
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