病害応答における低酸素ストレス応答との拮抗制御の分子機構に関する研究

• Project/Area Number: 25292032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant protection science
• Research Institution: National Institute of Agrobiological Sciences
• Principal Investigator: 高辻 博志 国立研究開発法人農業生物資源研究所, 耐病性作物研究開発ユニット, ユニット長 (10360455)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 昌樹 国立研究開発法人農業生物資源研究所, その他部局等, 研究員 (50192779)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000); Fiscal Year 2015: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 病害応答 / イネ / 転写因子 / シグナル伝達 / 冠水応答

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに、イネにおいてジテルペノイド型ファイトアレキシン合成遺伝子の転写制御を行う転写因子DPFの遺伝子の転写が、サリチル酸シグナルの活性化時には転写活性化因子WRKY45および転写抑制因子WRKY62のヘテロダイマーによって活性化すること、また低酸素ストレス応答時にはWRKY62のホモダイマーによって抑制されることを示唆する結果を得た。今年度は、このことについてさらに検証するため、DPF遺伝子プロモーター中に特定したシスエレメント（W-box）をプローブとして用い、ゲルシフトアッセイを行った。その結果、WRKY45単独、WRKY62単独、WRKY45–WRKY62複合体のいずれの場合も、当該シスエレメントに高アフィニティかつ高特異性で結合することを明らかにし、DPF遺伝子の制御に関わる上記のモデルをさらに裏付けることができた。
またWRKY62遺伝子のRNAi抑制体イネを用いたマイクロアレイ解析を行い、DPF等の病害応答関連遺伝子以外にどのような遺伝子がWRKY62の制御を受けているかについて調査を行った。その結果、Alcohol dehydrogenase 2遺伝子、stearoyl-acyl carrier protein 9-desaturase 6遺伝子およびERF型転写因子遺伝子などの冠水応答性遺伝子群がWRKY62によって正に制御されていることが明らかになった。
以上の結果はWRKY62が、サリチル酸シグナル応答時と低酸素ストレス応答時とでは異なる役割を担い、病害応答と低酸素ストレス応答のトレードオフを制御する役割を果たしていることを示唆している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] DITERPENOID PHYTOALEXIN FACTOR, a bHLH Transcription Factor, Plays a Central Role in the Biosynthesis of Diterpenoid Phytoalexins in Rice (2015)
  • Author(s): Yamamura C, Mizutani E, Okada K, Nakagawa H, Fukushima S, Tanaka A, Maeda S, Kamakura T, Yamane H, Takatsuji H, and Mori M
  • Journal Title: Plant J Volume: 84 Issue: 6 Pages: 1100-1113
  • DOI: 10.1111/tpj.13065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] WRKY45-dependent priming of diterpenoid phytoalexin biosynthesis in rice and the role of cytokinin in triggering the reaction (2014)
  • Author(s): Akagi A, Fukushima S, Okada K, Jiang C-J, Yoshida R, Nakayama A, Shimono M, Sugano S, Yamane H, Takatsuji H
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 86 Issue: 1-2 Pages: 171-183
  • DOI: 10.1007/s11103-014-0221-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide identification of WRKY45-regulated genes that mediate benzothiadiazole-induced defense responses in rice. (2013)
  • Author(s): Nakayama A, Fukushima S, Goto S, Matsushita A, Shimono M, Sugano S, Jiang C-J, Akagi A, Yamazaki M, Inoue H, Takatsuji H
  • Journal Title: BMC Plant Biology Volume: 13 Issue: 1 Pages: 150-150
  • DOI: 10.1186/1471-2229-13-150
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イネの転写因子DPFによる根でのジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子及び共発現遺伝子の転写制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 山村千紘, 水谷恵美, 田中惇訓, 福島説子, 鎌倉高志, 岡田憲典, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] イネの転写因子DPFはジテルペン型ファイトアレキシン生合成において中心的な役割を果たしている (2015)
  • Author(s): 山村千紘, 水谷恵美, 岡田憲典, 鎌倉高志, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 植物化学調節学会第50回大会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-23
• [Presentation] イネの転写因子DPFによるジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子の転写制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 山村千紘, 水谷恵美, 福島説子, 鎌倉高志, 岡田憲典, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] ジテルペン型ファイトアレキシン合成遺伝子を制御するイネ転写因子DPFの遺伝子のWRKY45–WRKY62複合体による制御機構 (2015)
  • Author(s): 福島説子, 森昌樹, 高辻博志
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会講演要旨集
  • Place of Presentation: 東京農業大学
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] イネの転写因子DPFによるジテルペン型ファイトアレキシン生合成関連遺伝子CYP99A2の転写制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 山村千紘, 水谷恵美, 福島説子, 鎌倉高志, 岡田憲典, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 植物化学調節学会第49回大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [Presentation] イネの転写因子DPFによるジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子の転写活性化に関わるシス因子の解析 (2014)
  • Author(s): 山村千紘, 水谷恵美, 福島説子, 前田哲, 松下茜, 鎌倉高志, 岡田憲典, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
• [Presentation] イネのジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子の発現を制御する転写因子DPFの機能解析 (2014)
  • Author(s): 堤涼, 宮本皓司, 山根久和, 野尻秀昭, 森昌樹, 岡田憲典
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
• [Presentation] 転写因子WRKY45およびWRKY62はジテルペン型ファイトアレキシン合成遺伝子を制御するイネ転写因子DPFの遺伝子を協調的に制御する (2014)
  • Author(s): 福島説子, 赤城文, 森昌樹, 菅野正治, 中山明, 高辻博志
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
• [Presentation] イネの転写因子DPFはN-boxを介してジテルペン型ファイトアレキシン生合成遺伝子の転写を制御する (2013)
  • Author(s): 水谷恵美, 山村千紘, 福島説子, 中川仁, 前田哲, 松下茜, 鎌倉高志, 岡田憲典, 山根久和, 高辻博志, 森昌樹
  • Organizer: 植物化学調節学会第48回大会
  • Place of Presentation: 新潟大学（新潟）
• [Book] Phytohormones: a window to metabolism, signaling and biotechnological applications (2014)
  • Author(s): Hiroshi Takatsuji and Chang-Jie Jiang
  • Total Pages: 361
  • Publisher: Springer