エリシターの受容とオキシダティブバーストの分子機構とその機能

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12052212
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 道家 紀志 名古屋大学, 大学院・生農学研究科, 教授 (80023472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渋谷 直人 明治大学, 農学部, 教授 (70350270)
• Keywords: オキシダティブバースト / エリシター / 防御応答 / 活性酸素 / ホスソリパーゼ / MAPキナーゼ / rbon遺伝子 / タンパク質リン酸化酵素

Research Abstract

植物組織・細胞のエリシター認識に伴う活性酸素生成反応(オキシダティブバースト:OXB)の活性化と機能に関する機構について解析した。イネ培養細胞では、キチンオリゴ糖エリシターによるホスホリパーゼの活性化と二相性を示すOXBとの関係とホスホリパーゼ系を介するシグナル伝達とエリシター応答性遺伝子の発現誘導およびファイトアレキシン誘導との関連について検討した。その結果、エリシター処理によりPI-PLCおよびPC-PLDが活性化され、中でもPC-PLDの活性化と膜移行が二相性を示す活性酸素生成の制御において重要であること、また、このホスホリパーゼ系の活性化がエリシター誘導性遺伝子の発現やファイトアレキシン合成誘導においても重要であることを示した。エリシター処理ジャガイモ塊茎組織において、二相性のOXB誘導と呼応して、それぞれの活性を担うStrbohAとStrbohBのN末端をリン酸化する36kDaプロテインキナーゼの活性が増加すること、また、その酵素によりStrbohBの二カ所のセリン残基がリン酸化されることを示した。局部的OXBの発生に伴い、全身的に情報が発信され離れた組織で再びOXBが起こるが、その全身的伝達は個々の細胞における連鎖的なH^+-ATPase依存のCa^<2+>インフラクスによることを示した。Nicotiana benthamianaタバコ植物のrboh遺伝子であるNbrbohAとNbrbohBをクローニングし、前者は常時発現性、後者はエリシター誘導性で、活性酸素生成応答には両遺伝子が必須であることをウイルス誘導性ジーンサイレンシングにより示した。また、常時発現型に塩基置換したMAPキナーゼキナーゼ遺伝子の導入により過敏感反応様応答が誘導され、それがNbrbohBのジーンサイレンシングにより抑制されることを示し、rboh遺伝子制御系にMAPキナーゼが関与することを示唆した。

Research Products

• [Publications] R.B.Day: "Large-scale identification of elicitor-responsive genes in suspension-cultured rice cells by DNA microarray"Plant Biotech.. 19. 153-155 (2002)
• [Publications] M.Okada: "High-affinity binding proteins for N-acetylchitooligosaccharide elicitor in the plasma membranes from wheat, barley and carrot cells : Conserved presence and correlation with the responsiveness to the elicitor"Plant Cell Physiol.. 43. 505-512 (2002)
• [Publications] R.Takai: "EL5, a rice N-acetylchitooligosaccharide elicitor-responsive RING-H2 finger protein, is a ubiquitin ligase which functions in vitro in co-operation with an elicitor-responsive ubiquitin-conjugating enzyme, OsUBC5b"Plant J.. 30. 447-455 (2002)
• [Publications] M.Sugimori: "Cloning and characterization of cDNAs for the jasmonic acid-responsive genes PRJ1 and PRJ2 in suspension-cultured rice cells"Biosci.Biotechnol.Biochem. 66. 1140-1142 (2002)
• [Publications] K.Tsukada: "Rice receptor for chitin oligosaccharide elicitor does not couple to heterotrimeric G-protein : Elicitor responses of suspension cultured rice cells from Daikoku dwarf(dl) mutants lacking a functional G-protein α-subunit"Physiol.Plant. 116. 373-382 (2002)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Two purified oligosaccharide elicitors, N-acetylchitoheptaose and tetraglucosylglucitol, derived from Magnaporthe grisea cell walls, synergistically activate biosynthesis of phytoalexin in suspension-cultured rice cells"J.Plant Physiol.. 159. 1147-1149 (2002)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Activation of phospholipase C and D by N-acetylchitooligosaccharide elicitor in suspension-cultured rice cells mediate elicitor-induced reactive oxygen"Physiol.Plant. (印刷中). (2003)
• [Publications] H.Sobajima: "Cloning and characterization of a jasmonic acid-responsive gene encoding 12-oxophytodienoic acid reductase in suspension-cultured rice cells"Planta. (印刷中). (2003)
• [Publications] H.Yoshioka: "Nicotiana benthamiana gp91^<phox> homologs NbrbohA and NbrbohB participate in H_2O_2 accumulation and resistance to Phytophthora infestans"Plant Cell. 15. 1-14 (2003)
• [Publications] 渋谷直人: "キチンオリゴ糖による植物の生体防御機構の調節"バイオインダストリー. 19. 6-12 (2002)
• [Publications] 道家紀志: "植物の菌類病研究の現状と将来展望-感染生理学を中心として"植物感染生理談話会論文集. 38. 77-88 (2002)