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ファイトアレキシンの隠れた新機能:内性免疫増強因子としての役割

Research Project

Project/Area Number 23K18028
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 InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Ivan Galis  岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (90360502)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新屋 友規  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80514207)
Project Period (FY) 2023-06-30 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsファイトアレキシン / イネ / 植物免疫 / 植物-昆虫間相互作用
Outline of Research at the Start

植物が外敵を撃退するための物質として様々なファイトアレキシンが同定されてきた。一方で、一度機能評価が定まった分子種について異なる切り口から再評価を行うという発想は出にくく、従来のファイトアレキシン関連分子の研究は抗菌/抗昆虫活性の評価に偏重してきた。本研究では、「ファイトアレキシンは直接的な抗菌/抗昆虫活性に加え、免疫系を増強する内性因子として植物抵抗性に寄与する」可能性を検証する。内性免疫制御因子として働くイネファイトアレキシン探索とそれらの機能解明に挑戦することで、植物免疫の頑健性を支えるファイトアレキシンの知られざる側面を解き明かす。

Outline of Annual Research Achievements

植物が外敵を撃退するための二次代謝物として、様々なファイトアレキシンがこれまでに同定されてきた。一方で、一度機能評価が定まった分子種について異なる切り口から再評価を行うという発想は出にくく、従来のファイトアレキシン関連分子の研究は抗菌/抗昆虫活性の評価に偏重してきた。本研究では、「一部のファイトアレキシンは直接的な抗菌/抗昆虫活性に加え、免疫系を増強する内性因子として植物抵抗性に寄与する」可能性を検証する。本研究は、内性免疫制御因子として働くイネファイトアレキシンの探索とそれらの機能解明に挑戦することで、植物免疫の頑健性を支えるファイトアレキシンの知られざる側面を解き明かすことを目的としている。
イネのファイトアレキシンの1種をイネに添加したところ、トビイロウンカに対するイネの耐虫性が向上することを明らかにした。本耐虫性試験時に、当該ファイトアレキシンを処理したイネにおいて、数種のトビイロウンカ食害誘導性二次代謝物の蓄積が促進されることを見出した。そこで、当該ファイトアレキシンに内性免疫制御因子として機能する可能性を見出し、イネに対して単独で処理した際に起こる応答を解析することとした。その結果、数種の防御関連二次代謝物の蓄積誘導に加え、防御関連遺伝子や植物ホルモン応答遺伝子の発現量の変動が認められた。さらに植物ホルモン蓄積量への影響の解析を行っており、これらを含めた当該ファイトアレキシンに対する応答の解析を現在も進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

現在までに、イネにおいて内性免疫制御因子として機能するファイトアレキシン候補を見出しており、一定の成果を得ている。現在、当該ファイトアレキシンが影響する植物免疫の範囲の解析を継続して進めており、令和5年度に計画していた一部応答解析を次年度に行うこととしたが、今後さらなる成果が積みあがることが期待される。一方で、次年度の実施予定である内性免疫制御因子として機能するファイトアレキシンの探索に向けて、有効な実験系の構築を令和5年度より進めており、一定の進展が得られている。以上のように、研究全体としておおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

当該ファイトアレキシン処理により変化するイネ免疫応答の解析を、令和6度も引き続き行う。イネにおいて、当該ファイトアレキシン添加にともない起こるトビイロウンカへの耐虫性向上が内性免疫制御機能によるものか、あるいはファイトアレキシンの直接的な抗昆虫活性によるものなのかを明らかにする。当該ファイトアレキシンがトビイロウンカに対して抗昆虫活性を示すのかどうかは不明なため、抗昆虫活性試験を行う。さらに令和6度は、内性免疫制御因子として機能するファイトアレキシンをイネにおいて新たに探索することを計画している。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 Other

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

  • [Journal Article] Glucosylation prevents autotoxicity of stress inducible DOPA in maize seedlings2023

    • Author(s)
      Aboshi Takako、Ittou Kohei、Galis Ivan、Shinya Tomonori、Murayama Tetsuya
    • Journal Title

      Plant Growth Regulation

      Volume: 101 Issue: 1 Pages: 159-167

    • DOI

      10.1007/s10725-023-01009-w

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] BSR1, a Rice Receptor-like Cytoplasmic Kinase, Positively Regulates Defense Responses to Herbivory2023

    • Author(s)
      Kanda Yasukazu、Shinya Tomonori、Maeda Satoru、Mujiono Kadis、Hojo Yuko、Tomita Keisuke、Okada Kazunori、Kamakura Takashi、Galis Ivan、Mori Masaki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 12 Pages: 10395-10395

    • DOI

      10.3390/ijms241210395

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparative analysis of sorghum (C4) and rice (C3) plant headspace volatiles induced by artificial herbivory2023

    • Author(s)
      Osinde Cyprian、Sobhy Islam S.、Wari David、Dinh Son Truong、Hojo Yuko、Osibe Dandy A.、Shinya Tomonori、Tugume Arthur K.、Nsubuga Anthony M.、Galis Ivan
    • Journal Title

      Plant Signal. Behav

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 2243064-2243064

    • DOI

      10.1080/15592324.2023.2243064

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] イネ複合病害抵抗性遺伝子BSR1の過剰発現は植食性昆虫に対するファイトアレキシン蓄積および抵抗性を向上させる2024

    • Author(s)
      神田恭和・新屋友規・Wari David ・北條優子・土屋渉 ・藤本瑞・西澤洋子・鎌倉高志・Galis Ivan・森昌樹
    • Organizer
      令和6年度日本植物病理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] DIYインセクトレーザー装置によるイネの篩管液採取法の開発2024

    • Author(s)
      山地直樹・新屋友規・三谷奈見季・ガリス イバン・馬建鋒
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ナミハダニ分泌エリシター「テトラニン」の植物―植食者共適応機構における機能2023

    • Author(s)
      遠藤有希子・田中未来・谷村香織・出崎能丈・小澤理香・Maffei Massimo・新屋 友規・Galis Ivan・有村 源一郎
    • Organizer
      植物化学調節学会第58回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] RALFペプチド/マレクチン型受容体キナーゼを介した害虫抵抗性機構の解明2023

    • Author(s)
      出﨑能丈・吉岡 裕司・林 海斗・二宮 直也・野澤 彰・澤崎 達也・新屋 友規・Galis Ivan・有村源一郎
    • Organizer
      植物化学調節学会第58回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Balancing Responses to Pathogen Infection and Herbivory in Rice Terpenoid Biosynthesis2023

    • Author(s)
      Youming Liu, Miki Wada, Masaki Mori, Ivan Galis, Tomonori Shinya, Hideaki Nojiri, Kazunori Okada
    • Organizer
      26th Biannual International Plant Resistance to Insects (IPRI) Symposium 2024(国際学会)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fate of diterpenoid phytoalexins: from induced biosynthesis to degradation2023

    • Author(s)
      Youming Liu, Naoki Yamamoto, Masaki Mori, Masaharu Kuroda, Koji Miyamoto, David Wari, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Genichiro Arimura, Takuya Sakamoto, Hideaki Nojiri, Kazunori Okada
    • Organizer
      TERPNET 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conserved transcriptional regulation system on the momilactone biosynthetic pathway in the moss with distinct oxylipins as ligands2023

    • Author(s)
      Mao Unoki, Hideo Inagaki, Koji Miyamoto, Yousuke Takaoka, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Akira Nozawa, Tatsuya Sawasaki, Hideaki Nojiri, Minoru Ueda, Kazunori Okada
    • Organizer
      24th International Conference on Plant Growth Substances (IPGSA 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 岡山大学 資源植物科学研究所/大学院環境生命科学研究科 植物-昆虫間相互作用グループ

    • URL

      https://www.rib.okayama-u.ac.jp/PII/

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 岡山大学資源植物科学研究所

    • URL

      https://www.rib.okayama-u.ac.jp/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-07-04   Modified: 2024-12-25  

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