植物表層における病原菌-植物シグナル交換と情報伝達

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12052219
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 白石 友紀 岡山大学, 農学部, 教授 (10033268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久能 均 三重大学, 生物資源学部, 教授 (20024573) ; 久保 康之 京都府立大学, 農学部, 教授 (80183797)
• Keywords: 根頭癌腫病菌による形質転換系(AtMT) / 遺伝子ターゲテイング / ペルオキシゾーム / 細胞学マトリクス(ECM) / 透過型電子顕微鏡(TEM) / 植物細胞壁NTPase / ヂアミンオキシデース(DAO) / 無機リン酸情報伝達系

Research Abstract

15年度の実績は、(1)病原性関連遺伝子の網羅的スクリーニングを目的としてアグロバクテリウムを用いた病原糸状菌の効率良い形質転換系(AtMT法)を開発し、これを用いて遺伝子相補とターゲティング系を構築したことである。これにより複数の新規病原性遺伝子を同定することができた。すなわち、分離した脂肪酸代謝欠損株のT-DNA挿入遺伝子破壊領域ClaPex13の解析から、ペルオキシソームでの脂肪酸代謝が付着器のメラニン化とグリセロール代謝を介した物理的侵入能に関与していることを明らかにした。また、分離した色素変異株pd3は糸状菌に特徴的な転写因子にT-DNA挿入変異があること、また遺伝子破壊実験から付着器侵入能の低下はメラニン合成量低下に起因することを明らかにした。(2)病原菌胞子が宿主細胞に接触すると接触面に細胞外物質(ECM)を分泌することを透過型電子顕微鏡を用いた細胞学的観察から明らかにした。(3)植物細胞壁における情報伝達系と防御システムを解析した。細胞壁NTPaseが病原菌シグナル分子の1受容体であることは既に明らかにした。今回、エフェクター分子を探索するため、組換えNTPaseと細胞壁タンパク質を用いてFar Western解析を行った。この結果、ジアミンオキシデース(DAO)が1候補であることが判明した。DAO活性は病原菌シグナル分子で活性調節を受けるだけで無く、NTPaseから生じるリン酸によって活性化されることが判明した。活性化されたDAOは、ポリアミンを酸化し、生じたピロリン等は顕著な抗感染性を示すことを明らかにした。また、DAOの作用により生じた過酸化水素は、細胞外への局在が予想されるPOX21遺伝子の発現を活性化した。この発現は、リン酸を組織に与えても誘導され、植物には「無機リン酸を介した防御への情報伝達系」が存在することを突き止めた。

Research Products

• [Publications] Gento Tsuji, Seiji Tsuge, Tomonori Shiraishi, Yasuyuki Kubo: "Expression of melanin biosynthesis enzymes during infectious morphogenesis of Colletotrichum lagenarium"Journal of General Plant Pathology. 69. 169-175 (2003)
• [Publications] Gento Tsuji, Satoshi Fujii, Seiji Tsuge, et al.: "The Colletotrichum lagenarium Ste12-like gene CST4 is essential for appressorium penetration"Molecular-Plant-Microbe Interaction. 16. 315-325 (2003)
• [Publications] Gento Tsuji, Satoshi Fujii, Naoki Fujihara, Chika Hirose, et al.: "Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation for random insertional mutagenesis in Colletotrichum lagenarium"Journal of General Plant Pathology. 69. 230-239 (2003)
• [Publications] R Shimizu, F Taguchi, M Marutani, T Mukaihara, Y Inagaki, et al.: "Flagella defective mutant ΔfliD of Pseudomonas syringae pv.tabaci that secretes monomer flagellin induces strong HR on nonhost tomato cells"Mol.Genet.Genomics. 269. 21-30 (2003)
• [Publications] K Takeuchi, F Taguchi, Y Inagaki, K Toyoda, T Shiraishi, Y Ichinose: "Flagellin Glycosylation Island in Pseudomonas syringae pv. glycinea and Its Role in Host Specificity"J.Bacteriol.. 185. 6658-6665 (2003)
• [Publications] Fujita, K., A.J.Wright, A.Meguro, H.Kunoh, T.L.W.Carver: "Rapid pre-germination and germination responses of Erysiphe pisi condia to contact and light"J.Gen.Plant Pathol.. 70 2(In press). (2004)
• [Publications] T.Shiraishi, K.Toyoda, A.Kiba, T.Kawahara, H.Takahashi, et al.: "Defense Signaling and the Plant Cell Wall -A New Signaling Pathway Dependent Upon Inorganic Phosphate-"Genetic analysis of fungal pathogenesis. S.Tsuyumu, J.Leach, T.Shiraishi and T.Walpert eds.APS Press, St.Paul, USA.. (in press). (2004)