植物病原体の感染戦略と細胞外免疫応答

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01246
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 吉田 聡子 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任准教授 (20450421)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 寄生植物 / トランスクリプトーム / 細胞壁 / リグニン / 分解酵素 / 病害応答 / 抵抗性 / ストライガ

Outline of Annual Research Achievements

植物病原体である寄生植物が宿主に侵入する際には、宿主とのインターフェイスにおける細胞外コミュニケーションによって寄生の成立可否が決定されている。本研究では寄生植物が宿主植物に侵入する際に、インターフェイスで生じる攻防を担う分子実体の解明を目指した。
ハマウツボ科寄生植物が宿主に侵入する際にインターフェイス領域で、細長くなった特殊な形状の細胞が見られるが、この細胞は宿主組織内でしか形成されず、宿主の道管に到達すると道管に変化する性質を持つ。レーザーマイクロダイセクションを用いて、このインターフェイス細胞を特異的に単離し、トランスクリプトーム解析をおこなった。その結果、インターフェイス細胞では、細胞外タンパク質や細胞壁に関わる遺伝子、活性酸素代謝に関わる遺伝子が発現していることが明らかになった。幾つかの遺伝子について、プロモーター・レポーターコンストラクトを作成し、その発現パターンを調べたところ、インターフェイス領域で特異的に発現することが確認できた。
寄生植物ストライガはイネに感染するが、日本晴品種はストライガに対して抵抗性を示すことが知られている。抵抗性品種日本晴と罹病性品種コシヒカリのメタボローム解析から抵抗性の発現に関わる因子の同定を進めた。抵抗品種では、ストライガ感染時に細胞壁リグニン量が上昇すること、寄生植物とのインターフェイスでリグニンの蓄積が見られることから、リグニンが抵抗性に関与していることを示唆する結果を得た。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Penn State University(米国)
• [Journal Article] Local auxin biosynthesis mediated by a YUCCA flavin monooxygenase regulates haustorium development in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. (2016)
  • Author(s): Ishida, J.K., Wakatake, T., Yoshida, S., Takebayashi, Y., Kasahara, H., Wafula, E., dePamphilis, C. W., Namba, S., Shirasu K.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 28 Issue: 8 Pages: 1795-1814
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00310
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Haustorial hairs are specialized root hairs that support parasitism in the facultative parasitic plant, Phtheirospermum japonicum (2016)
  • Author(s): Songkui Cui, Takanori Wakatake, Kei Hashimoto, Simon Saucet, Kiminori Toyooka, Satoko Yoshida and Ken Shirasu
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 170 Issue: 3 Pages: 1492-1503
  • DOI: 10.1104/pp.15.01786
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Haustorium, a Specialized Invasive Organ in Parasitic Plants. (2016)
  • Author(s): Yoshida, S., Cui, S., Ichihashi, Y., Shirasu, K.
  • Journal Title: Ann. Rev. Plant Biol. Volume: 67 Issue: 1 Pages: 643-667
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-043015-111702
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 根寄生植物の寄生メカニズム (2016)
  • Author(s): 若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
  • Journal Title: 生物の科学 遺伝 Volume: 70 Pages: 289-293
• [Journal Article] 寄生植物コシオガマの吸器形成機構 (2016)
  • Author(s): 若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
  • Journal Title: BSJ-Review Volume: 7 Pages: 241-249
• [Presentation] Genome structure and gene transfer in parasitic plants (2017)
  • Author(s): Satoko Yoshida and Ken Shirasu
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
  • Invited
• [Presentation] Genome structure and gene transfer in parasitic plants (2017)
  • Author(s): Satoko Yoshida and Ken Shirasu
  • Organizer: 日本植物生理学会第５８回年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
  • Invited
• [Presentation] Genomics and genetics in parasitic Orobanchaceae (2016)
  • Author(s): Satoko Yoshida
  • Organizer: 奈良先端大異分野融合ワークショップ Frontiers in parasitic plant and host interactions
  • Place of Presentation: 奈良先端大(奈良県生駒市）
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] Genomics and genetics in parasitic Orobanchaceae (2016)
  • Author(s): Satoko Yoshida
  • Organizer: 奈良先端大異分野融合ワークショップFrontiers in parasitic plant and host interactions
  • Place of Presentation: 奈良先端大 (奈良県生駒市）
  • Year and Date: 2016-08-30