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Toward a Paradigm Shift in the Study of Plant Pathogenic Bacteria for Climate-Resilient Disease Control

Research Project

Project/Area Number 22K19178
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

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

Principal Investigator

Mine Akira  京都大学, 農学研究科, 准教授 (80793819)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
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)
Keywords高湿度 / 細菌 / 病原性 / 二成分制御系
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。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed at elucidating an effector-independent mechanism that promotes proliferation of the phytopathogenic bacterium Pseudomonas syringae under high humidity conditions. A screening of approximately 1,600 transposon mutants identified 35 mutants with reduced bacterial growth in plants under high humidity. Further analysis of these mutants revealed that several genes involved in amino acid biosynthesis are dispensable for growth in nutrient-rich media but are essential for growth in plants under high humidity. In addition, a two-component system was identified as being transcriptionally activated under high humidity to promote bacterial proliferation by switching gene expression patterns from effector-mediated immune suppression to nutrient acquisition.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物病害による農作物の減収は食料安定供給を脅かす世界的な課題である。植物病害は、気候変動に伴う降水量の増加によってさらに頻発・激甚化すると懸念されている。これまでの植物病原細菌の病原性発現に関する研究は、植物の抵抗性反応を抑制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、高湿度環境下において植物病原細菌Pseudomonas syringaeが発揮するエフェクターに依存しない病原性の仕組みの一端を解明した。この成果は、気候変動を見据えた高湿度対応型細菌病防除法の開発に繋がる基盤的知見を提供するものである。

Report

(4 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2025 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Salk Institute for Biological Studies(米国)

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  • [Int'l Joint Research] 華中農業大学(中国)

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    • Author(s)
      Nobori Tatsuya、Monell Alexander、Lee Travis A.、Sakata Yuka、Shirahama Shoma、Zhou Jingtian、Nery Joseph R.、Mine Akira、Ecker Joseph R.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 638 Issue: 8049 Pages: 197-205

    • DOI

      10.1038/s41586-024-08383-z

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    • Author(s)
      Takata Shota、Kawano Saho、Mine Akira、Mise Kazuyuki、Takano Yoshitaka、Ohtsu Mina、Kaido Masanori
    • Journal Title

      Virology

      Volume: 600 Pages: 110215-110215

    • DOI

      10.1016/j.virol.2024.110215

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    • Author(s)
      Mine Akira
    • Journal Title

      Molecular Plant

      Volume: 17 Issue: 11 Pages: 1651-1653

    • DOI

      10.1016/j.molp.2024.10.005

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  • [Journal Article] Chitin nanofibers promote rhizobial symbiotic nitrogen fixation in Lotus japonicus2024

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      Gonnami Mamu、Tominaga Takaya、Isowa Yukiko、Takashima Sarasa、Takeda Naoya、Miura Chihiro、Takagi Momoko、Egusa Mayumi、Mine Akira、Ifuku Shinsuke、Kaminaka Hironori
    • Journal Title

      International Journal of Biological Macromolecules

      Volume: 278 Pages: 134910-134910

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2024.134910

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      Yamada Kohji、Mine Akira
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 10 Issue: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.adk4131

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      Entila Frederickson、Han Xiaowei、Mine Akira、Schulze-Lefert Paul、Tsuda Kenichi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 15 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-024-44724-2

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      Takagi Momoko、Hirata Rikako、Aihara Yusuke、Hayashi Yuki、Mizutani-Aihara Miya、Ando Eigo、Yoshimura-Kono Megumi、Tomiyama Masakazu、Kinoshita Toshinori、Mine Akira、Toda Yosuke
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Issue: 11 Pages: 1301-1310

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad018

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      Takagi Momoko、Hotamori Kei、Naito Keigo、Matsukawa Sumire、Egusa Mayumi、Nishizawa Yoko、Kanno Yuri、Seo Mitsunori、Ifuku Shinsuke、Mine Akira、Kaminaka Hironori
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1064628-1064628

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1064628

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    • Author(s)
      Yoshihisa Ayaka、Yoshimura Satomi、Shimizu Motoki、Sato Sayaka、Matsuno Shogo、Mine Akira、Yamaguchi Koji、Kawasaki Tsutomu
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 236 Issue: 4 Pages: 1441-1454

    • DOI

      10.1111/nph.18439

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      平田梨佳子・Yuniar Devi Utami・晝間敬・峯彰
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      第66回日本植物生理学会
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  • [Presentation] Nutrient conditions influence the tripartite interaction of Arabidopsis thaliana, the bacterium Pseudomonas aeruginosa, and the fungus Colletotrichum tofieldiae2025

    • Author(s)
      Yuniar Devi Utami, Jun Murata, Rikako Hirata, Akira Mine, Kei Hiruma
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      第66回日本植物生理学会
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      白濱蕉馬・山田晃嗣・吉本光希・三瀬和之・高野義孝・峯彰
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      令和7年度日本植物病理学会大会
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      白濱蕉馬・山田晃嗣・吉本光希・三瀬和之・高野義孝・峯彰
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      令和6年度日本植物病理学会関西部会
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      第97回日本細菌学会総会
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      坂田悠夏、三瀬和之、高野義孝、峯彰
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      石川真太郎、三瀬和之、高野義孝、峯彰
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      田村孝太郎、竹田篤史、三瀬和之、高野義孝、峯彰
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      峯彰
    • Organizer
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    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-09-07-0

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URL: 

Published: 2022-07-05   Modified: 2026-01-16  

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