植物の感染防御応答におけるプログラム細胞死の制御機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12052215
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 真山 滋志 神戸大学, 農学部, 教授 (00112251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 一ノ瀬 勇規 岡山大学, 自然科学研究科, 助教授 (50213004)
• Keywords: 植物 / 病理学 / 発現制御 / 細菌 / シグナル伝達

Research Abstract

エンバクの非親和性エンバク冠さび病菌感染における過敏感死細胞は、ミトコンドリアは後期までその形態が保持されアポトーシス様であることが判明した。同細胞死は、植物固有の細胞壁の著しい変形を伴う細胞死過程を経た。過敏感死細胞の周縁細胞もアポトーシス様の細胞死が誘導された。非親和性冠さび菌接種エンバク葉では、初期にNOが後期にH_2O_2が蓄積することが確認された。特に細胞壁および細胞膜にH_2O_2の顕著な蓄積が認められ、同ROSの蓄積とアポトーシス様細胞死の程度が一致した。さらに、感染時に生じるROSを除去すると、細胞死は抑制され、エンバクにおける、HR反応において、ROSは細胞死誘導因子として機能することが示唆された。NO合成酵素阻害剤処理により、非親和性エンバク冠さび菌により誘導されるROS蓄積は著しく増加し、アポトーシスもより顕著に誘導された。一方、NO供与体処理によりROS蓄積および細胞死が強く抑制されたことより、NOはROSの蓄積を調整することにより細胞死を制御していることが示唆された。冠さび菌に対する抵抗性発現時に、ROS消去酵素であるアスコルビン酸ペルオキシダーゼが活性化することが判明した。同酵素活性に与えるNOの影響を検討したところ、NO合成酵素阻害剤により活性は著しく抑制されたが、NO供与体処理により酵素活性は上昇したことより、NOのROSレベル調整能は同酵素活性の制御に起因する可能性が考えられた。一方、病原細菌Pseudomonas syringaeのHRエリシターharpinによる過敏感反応の誘導と抑制機構を解析した。その結果、1)タバコ野火病菌(P.syringae pv. tabaci)のharpinは遺伝子の欠損によりHR誘導活性を示さないこと、2)他の病原型由来のharpinは非宿主タバコにHRを誘導するが、エンドウに対してはHRを誘導しないこと、3)harpinによるHR誘導に活性酸素は必要でないこと、4)harpinによるHR誘導をジャスモン酸が効果的に抑制することを見いだした。また、タバコで過敏感反応時に発現するhsr203J遺伝子に相同な遺伝子を、過敏感反応を誘導しないエリシターを処理したエンドウから単離し、その発現・機能を解析した。その他、病原糸状菌Phytophthora infestansのHRエリシターelicitinとP.syringaeの新規HR flagellinについても解析を行った。

Research Products

• [Publications] Andi, S.: "Effect of methyl jasmonate on harpin-induced hypersensitive cell death, generation of hydrogen peroxide and expression of defense genes in tobacco suspension cultured BY-2 cells"Plant Cell Physiol.. 42(4). 446-449 (2001)
• [Publications] Ichinose, Y.: "Molecular cloning and function analysis of pea cDNA E86 encoding homologous protein to hypersensitivity related hsr203J"Plant Science. 160(5). 997-1006 (2001)
• [Publications] Taguchi, F.: "Harpinpsta from Pseudomonas syrigae pv. tabaci is defective and deficient in its expression and HR-inducing activity."J.Gen.Plant Pathol.. 67(2). 116-123 (2001)
• [Publications] Tanaka, R.: "Effect of harpin from four pathovars of pseddomonas syringae on pea defense responses"J.Gen.Plant Pathol.. 67(2). 148-151 (2001)
• [Publications] Ichinose, Y.: "Generation of hydrogen peroxide in not required for harpin-induced apoptotic cell death in tobacco BY-2 cell suspension culture"Plant Physiol. Biochem.. 39. 771-776 (2001)
• [Publications] Yao, N.: "Novel evidence for apoptotic cell response and differential signals in chromatin condensation and DNA cleavage in Victorih-treated oats"Plant J.. 28(1). 13-26 (2001)
• [Publications] Tada, Y.: "Induction and signaling of an apoptotic response typified by DNA laddering in the defense response of oats to infection and elicitors"Mol. Plant-Microbe Interact.. 14(4). 477-486 (2001)
• [Publications] Yao N.: "Mitochondrial oxidative burst involves in apoptotic response in oats"Plant J.. (accepted).