多犯性植物病原菌類による抵抗性打破の分子機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360195
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 阿久津 克己 茨城大学, 農学部, 教授 (10151002)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 雅己 茨城大学, 農学部, 助手 (70301075)
• Keywords: Botrytis cinerea / ABCトランスポーター / 遺伝子破壊 / 薬剤耐性 / ファイトアレキシン / degenerate PCR / スーパーファミリー / 病害抵抗性

Research Abstract

灰色かび病菌Botrytis cinereaのABCトランスポーター遺伝子BMR1の破壊実験によりその機能の解析を試みた。先ず本遺伝子のATP-binding domainおよびABC signatureをコードする領域を含む断片とハイグロマイシンB耐性遺伝子を置換し、遺伝子破壊ベクターpBcDF4で形質転換し、得られた90株の形質転換株についてサザン解析したところ、2株で遺伝子破壊が生じていることが明らかとなった。これらの遺伝子破壊株について、ファイトアレキシンを含む作用点の異なる20種類の薬剤に対する感受性検定を行ったところ、ポリオキシンとイプロベンホスに対する感受性が上昇していることが確認された。これらの結果から、BMR1は構造的に異なるポリオキシンとイプロベンホスを基質とし、それらを排出することで感受性に関与することが示唆された。
次にBMR1遺伝子のホモログ断片4種(BMR2-5)をdegenerate PCRにより単離した。ABCトランスポーターはスーパーファミリーを構成し、基質特異性の異なるABCトランスポーターがそれぞれ各種薬剤の排出機能を分担することにより多剤耐性に関与すると考えられている。そこでBMR1および上記のホモログ遺伝子断片について各種薬剤による発現解析を行ったところ、それぞれの遺伝子ごとに異なる誘導発現が示された。さらに、ゲノミックライブラリーから各ホモログ遺伝子の全長をクローニングし、その全構造を解析した結果、BMR2は既報のBcatrBと、BMR4は同じくBcatrDと、BMR5は部分的にBcatrC遺伝子断片と、それぞれ一致した。一方BMR3はPDR型ABCトランスポーターをコードする新規の遺伝子であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Nakajima, M. et al.: "Functional Analysis of an ATP-Binding Cassette Transporter Gene in Botrytis cinerea by Gene Disruption"JGPP. 67・3. 212-214 (2001)
• [Publications] Kishimoto, K. et al.: "Detailed analysis of rice chitinase gene expression in transgenic cucumber plants showing different levels of disease resistance to gray mold (Botrytis cinerea)"Plant Science. 162. 655-662 (2002)
• [Publications] 鈴木 淳子 等: "灰色かび病菌(Botrytis cinrera)のABCトランスポーター遺伝子BMR1の機能解析"日本植物病理学会報. 67・2. 217-218 (2001)
• [Publications] 竹田 真一 等: "灰色かび病菌のABCトランスポーター遺伝子BMR3およびBMR5のクローニングと構造解析"日本植物病理学会報. 68・2. 183 (2002)