1994 Fiscal Year Annual Research Report

病原菌シグナル伝達と植物防御遺伝子応答におけるブラックボックスの分子生物学的解明

Research Project

Project/Area Number	06404008
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	白石友紀岡山大学, 農学部, 教授 (10033268)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	一ノ瀬勇規岡山大学, 農学部, 助教授 (50213004) 山田哲治岡山大学, 農学部, 教授 (00191320)
Keywords	エリシター / サプレッサー / エンドウ褐紋病菌 / シグナル伝達機構 / ATPase / ポリホスホイノシチド代謝系 / リセプター / 防御遺伝子応答
Research Abstract	植物-病原菌相互作用における情報伝達から遺伝子応答に至る経路に関しては未だ不明な点が少なくない。エンドウの病原体である褐紋病菌の生産するエリシターとサプレッサーは防御応答のスイッチのon-offを行うシグナル分子であり、これらの受容-エフェクター分子-情報分子-遺伝子応答の制御の解明を目指し1年度の研究を行った。エンドウ防御応答に関与する情報伝達系を検索した結果、ATPaseやポリホスホイノシチド(P1)代謝系の重要性が明らかとなった。エンドウ原形質膜及び細胞壁におけるこれら菌シグナルの受容体・エフェクター分子の精製分離を、ATPase活性を指標に試みた結果、以下の知見が得られた。すなわち、原形質におけるATPaseはP1代謝系酵素であるPtdIns及びPtdInsPキナーゼと共可溶化されることが判明し、これらの分子がクロストークしているという以前からの仮説の妥当性を示す結果を得た。両活性は、エリシターで増加し、サプレッサーの共存下には抑制されることから本画分にエリシター・サプレッサーの受容体も含んでいる可能性も示唆された。さらに、レクチンカラムを用いて精製を進めているが、分子量530Kの約8種のサブユニットからなる蛋白質が得られこの中の1分子はATPaseであることが判明した。これと並行して細胞壁画分から、エリシター・サプレッサー感応性の酵素群、特に今回はホスファターゼについて検索した結果、ATPaseが浮上した。すなわち、本活性はエリシターによって種非特異的に増高し、サプレッサーによって種特異的に抑制された。以上の結果から、細胞壁においても病原菌シグナルの認識がされること、さらに宿主-病原菌の特異性を決定するシステムの存在することが強く示唆された。現在、本ATPaseの精製を進めている。病原菌シグナル因子による植物防御遺伝子の発現調節に必要なシス・トランス因子の割り出しを進めるため、PAL,CHS遺伝子プロモータにGUSを連結した遺伝子を導入したトランスジェニック植物体を作出し、感染局部におけるGUS発現を検索し以下の結果を得た。1)Loss of function実験からPSPAL1,PSPAL2各遺伝子5'プロモータ領域に含まれるエリシターあるいはUV照射による発現誘導応答に必要なシス因子の候補としてbox1(L-box),box2(P-box),box4(AT-box)があげられた。このことはゲル・モビリテイー・シフトアッセイやDNaseI,OP-Cu footprinting analysisによっても確かめられた。2)トランスジェニックタバコにおけるキメラ遺伝子の発現様式からPSPAL1,PSPAL2プロモータはともに、根・下位茎における組織特異的発現に関与していることが示唆された。また、PSPAL1プロモータは、さらに花弁の色素沈着部における特異的発現に関与していることが明らかとなった。3)PSPAL1,2およびPSCHS1,2のすべてのプロモータ領域のATリッチシークエンスに結合する共通のタンパク質はHMG-I/Yに類似するDNAベンデイングに関与するタンパク質である可能性が大きい。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] T.Shiraishi et al.: "Suppressors:Determinants of specificity produced by plant pathogens." Plant Cell Phisiol.35. 1107-1119 (1994)
[Publications] H.Kato et al.: "Characterization of nuclear factors for elicitor-mediated activation of the promoter of the pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1." Plant Phvsiol.(in press). (1995)
[Publications] T.Hiramoto et al.: "Signal molecules inducing systemic resistance and susceptibility in barley seedling." J.Phytopath.143(in press). (1995)
[Publications] T.Hiramoto et al.: "The relationship between systemic resistance induced by pruning and accumulation of antifungal substances in barley seedling." J.Phytopath.143(in press). (1995)
[Publications] K.Nasu et al.: "Suppression of the activation of chitinase and β-1,3-glucanase in pea epicotyls by endogenous suppressor from Pisum sativum." Ann.Phytopath.Soc.Japan. (in press). (1995)
[Publications] M.Wada et al.: "Supprescin from a phytopathogenic fungus deactivates transcription of a plant defense gene encoding phenylalanine ammonia-lyase." J.Mol.Biol.(in press). (1995)
[Publications] 白石友紀: "病原菌シグナルと植物の防御応答" 日本農芸化学会誌. 69(印刷中). (1995)
[Publications] T.Yamada et al.: "Functional analysis of the promoters of phenylalanine ammonia-lyase genes in pea." Plant Cell Physiol.35. 917-926 (1994)
[Publications] T.Shiraishi et al.: "Phenylalanine ammonia-lyase in barley:Activity enhancement in response to Erysiphe graminis and Erysiphe pisi." Physiol.Mol.Plant Pathol.(in press). (1995)
[Publications] H.Oku and T.Shiraishi: "Phytoalexins and host specificityin plant diseases.In handbook of Phytoalexin Metabolism and Action(Daniel/Purkayastha eds.)" marcel dekker,inc.,New York, 20 (1995)
[Publications] 白石友紀: "サプレッサーと感染誘導因子植物病理学事典(岸国平ら編)" 養賢堂(in press), (1995)

1994 Fiscal Year Annual Research Report

病原菌シグナル伝達と植物防御遺伝子応答におけるブラックボックスの分子生物学的解明

Principal Investigator

白石 友紀 岡山大学, 農学部, 教授 (10033268)

Research Products

[Publications] T.Shiraishi et al.: "Suppressors:Determinants of specificity produced by plant pathogens." Plant Cell Phisiol.35. 1107-1119 (1994)

[Publications] H.Kato et al.: "Characterization of nuclear factors for elicitor-mediated activation of the promoter of the pea phenylalanine ammonia-lyase gene 1." Plant Phvsiol.(in press). (1995)

[Publications] T.Hiramoto et al.: "Signal molecules inducing systemic resistance and susceptibility in barley seedling." J.Phytopath.143(in press). (1995)

[Publications] T.Hiramoto et al.: "The relationship between systemic resistance induced by pruning and accumulation of antifungal substances in barley seedling." J.Phytopath.143(in press). (1995)

[Publications] K.Nasu et al.: "Suppression of the activation of chitinase and β-1,3-glucanase in pea epicotyls by endogenous suppressor from Pisum sativum." Ann.Phytopath.Soc.Japan. (in press). (1995)

[Publications] M.Wada et al.: "Supprescin from a phytopathogenic fungus deactivates transcription of a plant defense gene encoding phenylalanine ammonia-lyase." J.Mol.Biol.(in press). (1995)

[Publications] 白石友紀: "病原菌シグナルと植物の防御応答" 日本農芸化学会誌. 69(印刷中). (1995)

[Publications] T.Yamada et al.: "Functional analysis of the promoters of phenylalanine ammonia-lyase genes in pea." Plant Cell Physiol.35. 917-926 (1994)

[Publications] T.Shiraishi et al.: "Phenylalanine ammonia-lyase in barley:Activity enhancement in response to Erysiphe graminis and Erysiphe pisi." Physiol.Mol.Plant Pathol.(in press). (1995)

[Publications] H.Oku and T.Shiraishi: "Phytoalexins and host specificityin plant diseases.In handbook of Phytoalexin Metabolism and Action(Daniel/Purkayastha eds.)" marcel dekker,inc.,New York, 20 (1995)

[Publications] 白石友紀: "サプレッサーと感染誘導因子 植物病理学事典(岸国平ら編)" 養賢堂(in press), (1995)

白石友紀岡山大学, 農学部, 教授 (10033268)

[Publications] 白石友紀: "サプレッサーと感染誘導因子植物病理学事典(岸国平ら編)" 養賢堂(in press), (1995)