Elucidation of abscisic acid response mechanism in plant pathogenic bacteria

• Project/Area Number: 23K23618
• Project/Area Number (Other): 22H02353 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 藤原 和樹 名城大学, 農学部, 助教 (40725008)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤川 貴史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 植物防疫研究部門, 上級研究員 (30598652) ; 難波 康祐 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (50414123)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: カンキツグリーニング病 / アブシジン酸 / Liberibacter / Candidatus Liberibacter

Outline of Research at the Start

Candidatus Liberibacter asiaticus（Ca. L. asiaticus）は、宿主植物に侵入する際にアブシジン酸（ABA）とサリチル酸（SA）のホルモンバランスを自身で調節し、免疫応答を抑制することで、感染を成立させているのではと考えられている。興味深いことに、Ca. L. asiaticusは、外因性のABAにより増殖が誘導され、さらにABAは細菌の増殖に伴い著しく低減する。本研究では、Ca. L. asiaticusにおけるABA応答機構について、ABAの細胞内への移行性とABA応答関連タンパク質とABAの直接的な相互作用を化学的アプローチにより解明する。

Outline of Annual Research Achievements

これまでに、人工合成により作出した各種標識ABAおよび類縁体を供試し、Ca. L. asiaticusにおけるABA応答性を明らかにした。加えて、標識ABAを添加した培地でCa. L. asiaticusを培養し、菌体および培養液中に残存するABAをLC/MS/MSシステムを用いて質量分析することで、標識ABAの最適化を行った。また、ABAを添加した培養液から特徴的なマススペクトルが検出されたことで、ABA分解産物の存在を明らかにした。これまでに人工合成により作出した各種標識ABAおよび類縁体を供試し、ABA分解産物の生産性を評価したところ、ABAのZ体よりもE体において優位に生合成が高いことが明らかとなった。ABA分解産物の分子構造について解析したところ、 (4RS)-4-hydroxy-3,5,5-trimethyl-4-[(E)-3-oxobut-1-enyl]cyclohex-2-en-1-one (dehydrovomifoliol)であることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画に沿って成果を創出している。また、研究を進める中で、当初は想定していなかった化合物の存在をも見出している。研究の進捗状況に問題は無い。

Strategy for Future Research Activity

これまでに人工合成により作出した各種標識ABAおよび類縁体を供試し、Ca. L. asiaticusおよび共存細菌におけるABA応答性を調べたことで、細菌の分泌性化合物がABA分解に関与していることを明らかにしている。また、標識ABAを添加した培地でCa. L. asiaticusを培養し、培養後の菌体および培養液中に残存するABAをLC/MS/MSシステムを用いて質量分析したところ、新たなABA分解産物の存在を見出した。そこで、ABA存在下での培養物に含まれるABA分解因子を探索するとともに、各種標識ABAおよび標識ABA分解産物を用いて培養し、培養菌体破砕液に光照射によるクロスリンクを行い、ABAおよびABA分解産物に親和性を示すタンパク質を探索する。蛍光標識ABAやABA類縁体の作製・観察およびABA精製・分析は予定どおり進んでおり、課題遂行上の問題はない。